Rôle du fer sur la prise en charge, la toxicité et le destin intracellulaire du cuivre chez l’algue verte d’eau douce Chlamydomonas reinhardtii.

Kochoni, Gbatchin Monsounmola Emeric (2021). Rôle du fer sur la prise en charge, la toxicité et le destin intracellulaire du cuivre chez l’algue verte d’eau douce Chlamydomonas reinhardtii. Thèse. Doctorat en sciences de l'eau, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 206 p.

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Résumé

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Le modèle du ligand biotique (en anglais Biotic Ligand Model) permet de prédire la prise en charge et la toxicité des métaux en fonction de leur spéciation et de la présence d'ions compétitifs. De nombreuses études ont été conduites pour davantage améliorer le modèle et faciliter son utilisation dans la gestion des écosystèmes aquatiques. Malgré sa popularité croissante, son applicabilité dans certaines conditions reste incertaine. Par exemple, peu d'attention a été accordée au rôle des éléments traces essentiels sur la toxicité d'un autre élément. À travers nos travaux, nous avons cherché à mieux comprendre les mécanismes qui président la prise en charge, la toxicité et la gestion intracellulaire du cuivre en utilisant l’algue verte d’eau douce, Chlamydomonas reinhardtii, comme modèle biologique. Nous avons réussi à montrer que le fer joue un rôle protecteur contre la toxicité du cuivre en milieu aquatique, avec une CE50-72 h (mesurer sur la croissance cellulaire) pouvant décroitre de 2 nM dans un milieu régulier en Fe (10-17,6 M de Fe3+) à 4 pM en milieu pauvre en Fe (10-19,0 M de Fe3+), soit une augmentation de la toxicité de 500 fois. Nous avons pu mettre en évidence, en nous fondant notamment sur des approches biophysique et transcriptomique, que cet important rôle du fer sur la sensibilité des algues au cuivre, serait de nature physiologique et que le complexe protéique que forment la ferroxidase FOX1 et la perméase FTR1 occuperait dans ce contexte une place centrale dans l’assimilation du fer et du cuivre. L’étude de la distribution intracellulaire du cuivre chez C. reinhardtii, nous a par ailleurs permis, à partir d’approches métallomiques et protéomiques, de comprendre que le fer affecterait aussi l’homéostasie (gestion et destin intracellulaire) du cuivre. Cette étude peut être considérée comme une contribution à l’amélioration de nos connaissances des co-interactions du Cu et du Fe chez une algue verte d’eau douce tout en contribuant à mieux cerner les limites des outils comme le BLM, utilisés pour prédire la biodisponibilité des métaux, sur la base de leurs propriétés physico chimiques dans l’eau.

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The Biotic Ligand Model allows predicting metal uptake and toxicity based on metal speciation and the presence of competitive ions. Many studies have been conducted in order to further improve this model, and to apply it to aquatic ecosystems management. Despite its increasing popularity, its applicability in some conditions remains unclear. For example, little attention has been paid to the role of essential trace elements on the toxicity of another element. Our research objective is to better understand the mechanisms that govern the uptake, toxicity and fate of copper by using a freshwater alga, Chlamydomonas reinhardtii, as a biological model. We showed that iron plays a protective role against the toxicity of copper in an aquatic environment, with an EC50-72 h (based on cell growth) which can decrease from 2 nM in a regular Fe medium (10-17.6 M of Fe3+) to 4 pM in low iron medium (10-19.0 M of Fe3+), i.e. a 500-fold increase in toxicity. We have been able to demonstrate, based particularly on biophysical and transcriptomic approaches, that this important role of iron on the sensitivity of algae to copper is more physiological and that the protein complex formed by ferroxidase FOX1 and permease FTR1 could play in this context a central place in the Fe and Cu assimilation pathways. The study of the intracellular distribution of copper in C. reinhardtii has also enabled us, using metallomic and proteomic approaches, to figure out that iron could also impact the homeostasis (intracellular management and fate) of copper. This study can be seen as a contribution to improve tools like BLM, used to predict metal bioavailability in water, based on their physicochemical properties.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Fortin, Claude
Mots-clés libres:	algues vertes; Chlamydomonas reinhardtii; fer; Fe; toxicité; prise en charge; ligand biotique;
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	21 oct. 2021 15:07
Dernière modification:	24 janv. 2023 15:52
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/12060

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