Les effets et le mécanisme d'action de l'exposition aux composés aromatiques polycycliques chez les oiseaux.

Wallace, Sarah Jane (2022). Les effets et le mécanisme d'action de l'exposition aux composés aromatiques polycycliques chez les oiseaux. Thèse. Québec, Doctorat en sciences de l'eau, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 245 p.

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Résumé

Les composés aromatiques polycycliques (CAP) sont omniprésents dans l'environnement et sont souvent présents dans des mélanges complexes. Les vertébrés métabolisent et éliminent facilement les CAP, mais la métabolisation crée des effets néfastes, notamment l'embryotoxicité, la cardiotoxicité et le stress oxydatif. Dans une revue de littérature sur les CAP mesurés dans la faune canadienne, j’ai déterminé que la plupart des recherches se sont concentrées sur les mammifères et les poissons. Le développement d'outils moléculaires a été recommandé pour évaluer l'exposition et l'effet. Dans cette thèse, j’ai évalué les mécanismes d'action de l'exposition aux CAP chez les oiseaux en utilisant des outils en écotoxicogénomique. Le cormoran à aigrettes (Nannopterum auritum, précédemment Phalacrocorax auritus) est une espèce couramment utilisée dans les études de toxicité, mais peu est connu sur son transcriptome durant le développement embryonnaire. Par conséquent, j’ai utilisé une biopuce pour évaluer le transcriptome tout au long de l’incubation. Le développement du foie a marqué de nombreux changements transcriptomiques, ce qui suggère que cette étape est une fenêtre de sensibilité. Deuxièmement, pour évaluer les effets et le mécanisme d'action d'un mélange complexe de CAP, j’ai exposé trois espèces d'oiseaux (cormoran à aigrettes, fou de Bassan [Morus bassanus] et poule domestique [Gallus gallus domesticus]) in ovo à deux bitumes dilués par injection dans les chambres à air des oeufs et je les ai prélevés quand le foie s’est formé. Une analyse par qPCR ciblée a indiqué que les gènes impliqués dans le métabolisme des xénobiotiques du foie et de la membrane chorioallantoïque variaient selon les espèces aviaires, mais le biomarqueur le plus efficace était l'expression du cytochrome P450 1a (cyp1a). L'expression de gènes liés à la réponse hypoxique suggère que leur interaction avec le métabolisme des CAP pourrait faire partie du mécanisme d'action. Troisièmement, pour développer un test in vitro alternatif pour évaluer l'exposition aux CAP, j’ai exposé l’utilisation des globules rouges de poule à des concentrations de benzo[k]fluoranthène, en prélèvement des échantillons à différents moments. J’ai montré que les biomarqueurs précédemment identifiés pour l'exposition aux CAP n'étaient pas indicatifs de l'exposition dans les globules rouges, mais les données des techniques protéomiques et métabolomiques ont révélé d'autres voies essentielles affectées. Dans l’ensemble, ces résultats pourraient être utilisés pour une trousse d’outils moléculaire de biomarqueurs fiables et spécifiques à l'exposition aux CAP pour l'évaluation des risques écologiques.

Polycyclic aromatic compounds (PACs) are ubiquitous in the environment and often occur in complex mixtures. Vertebrates readily metabolize and eliminate PACs, health effects such as embryotoxicity, cardiotoxicity, and oxidative stress occur in exposed wildlife. In a literature review of measured PACs in Canadian wildlife, I found that most of the studies focused on mammals and fish. The development of sensitive molecular tools for early detection of biological responses to PAC exposure was recommended. In this thesis, I evaluated the mechanisms of action of PAC exposure in birds using ecotoxicogenomics tools. First, the double-crested cormorant (Nannopterum auritum, formerly Phalacrocorax auritus) is a species commonly used in toxicity studies, but little is known about its transcriptome during normal embryonic development. Therefore, I used a custom-designed microarray to assess the transcriptome throughout incubation. The development of the liver marked many transcriptomic changes, suggesting that this stage could be a window of sensitivity for contaminant exposure. Secondly, to assess the effects and the potential mechanisms of action of a complex PAC mixture, I exposed three bird species (double-crested cormorant, Northern gannet [Morus bassanus], and domestic chicken [Gallus gallus domesticus]) in ovo to two diluted bitumens by air cell injection into the eggs, and I sampled when the liver formed. Targeted qPCR analysis indicated that genes involved in xenobiotic metabolism in the liver and chorioallantoic membrane varied among avian species but the most effective biomarker was cytochrome P450 1a (cyp1a) expression. The expression of genes in the hypoxic response pathway suggests that the interaction with PAC metabolism may be part of the mechanism of action. Thirdly, to develop a non-lethal in vitro test to assess exposure to PACs, I exposed chicken red blood cells to a geometric series of concentrations of benzo[k]fluoranthene and sampled at different timepoints. I demonstrated that PAC exposure in red blood cells did not induce biomarkers previously identified for other tissues (e.g., liver, chorioallantoic membrane), but data from proteomic and metabolomic techniques revealed other critical pathways affected by PAC exposure. Overall, these results could be used for a molecular toolkit of reliable and specific biomarkers for PAC exposure for ecological risk assessment.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Langlois, Valérie
Co-directeurs de mémoire/thèse:	de Solla, Shane
Mots-clés libres:	composés aromatiques polycycliques; oiseaux; bitume dilué; toxicogénomique; biomarqueur; développement embryonnaire; métabolisme des xénobiotiques; mécanisme d'action; in ovo; in vitro; polycyclic aromatic compounds; avian; diluted bitumen; toxicogenomics; biomarker; embryonic development; xenobiotic metabolism; mechanism of action
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	31 août 2023 13:58
Dernière modification:	31 août 2023 13:58
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/13548

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