Evaluer les effets à long terme des polluants chimiques sur les écosystèmes aquatiques

Le projet ANR Evotoxis a pour objectif d'identifier les impacts à long terme des pesticides sur l'évolution des populations de daphnies, des micro-crustacés utilisés comme bio-indicateurs de la qualité des écosystèmes d'eau douce. Evotoxis, coordonné par Scott Mc Cairns de l'UMR ESE, vise ainsi à contribuer à une utilisation responsable et durable des produits phytosanitaires.

Etang de l'unité expérimentale d'écologie et d'écotoxicologie aquatique de Rennes.. © Inra, MAITRE Christophe
Par Service communication Inra Bretagne-Normandie
Publié le 24/08/2017

Les polluants chimiques provenant de sources industrielles et agricoles sont des facteurs de stress écologique importants pour les systèmes aquatiques. Ils affectent plus de la moitié des plans d'eau européens. Si les catastrophes écologiques sont une menace évidente pour la biodiversité, elles restent relativement rares. A contrario, les effets à long terme des polluants chimiques sont moins évidents à déceler mais leurs impacts peuvent être en réalité plus importants, notamment sur l'évolution des populations et des espèces. Ce type d’impact est un sujet de préoccupation croissant dans le domaine de l’écotoxicologie. 

Impact des polluants sur l'évolution des populations de daphnies

Le projet Evotoxis s'attache à étudier les impacts à long terme de polluants chimiques sur les daphnies, appelées aussi "puces d'eau", animaux planctoniques essentiels au bon fonctionnement des écosystèmes d’eau douce.  Les daphnies sont des modèles d'étude largement utilisés pour évaluer le risque écotoxicologique. Elles peuvent être facilement cultivées sur de nombreuses générations successives, facilitant ainsi les travaux de recherche sur l'évolution. Leur cycle de reproduction, alternant reproduction clonale et sexuée, offre des conditions idéales pour explorer les effets des contaminants chimiques selon une gamme de gènes différents. Mais une des propriétés les plus intéressantes des daphnies est la production d’éphippies (œufs de dormance) qui peuvent rester inactifs pendant des siècles, et être "ressuscités" lorsqu'ils sont exposés à des stimuli appropriés. Cette particularité offre ainsi une opportunité incroyablement rare d'étudier le système moléculaire et fonctionnel de populations bien avant que celles-ci soient exposées aux premiers contaminants chimiques d’origine anthropique. La question centrale du projet Evotoxis sera donc de décrypter l'influence d'une exposition historique et chronique des daphnies à des pesticides sur l’évolution des populations, et leur capacité à répondre à de nouveaux stress chimiques.

Les axes de travail du projet

  • Développer des populations expérimentales contemporaines et ressuscitées à partir de daphnies et d'éphippies (oeufs dormants) collectées en étangs et mares afin d'explorer les effets des pesticides sur la trajectoire évolutive des lignées étudiées.  Les populations naturelles d’origine seront choisies de manière à contraster les conditions d’exposition aux pesticides (sites situés dans des zones non polluées/zones soumises depuis plusieurs décennies à une forte pression chimique d’origine agricole).
  • Mobiliser les technologies les plus récentes de séquençage pour rechercher des signaux génomiques de sélection naturelle dans les populations sauvages et explorer la manière dont l'exposition aux pesticides affecte l'expression des gènes notamment au cours de l'évolution. 
  • Identifier les lignées qui diffèrent dans leur réponse au stress immédiat induit par un contaminant chimique modèle afin d'identifier le rôle de la plasticité dans la réponse des organismes au changement environnemental.  Il s'agira de déterminer la manière dont une sensibilité accrue au stress oxydatif influe sur la réponse évolutive des organismes en environnement contaminé.

Le projet Evotoxis est coordonné par Scott Mc Cairns, chargé de recherche Inra à l'UMR Ecologie et santé des écosystèmes. Il associe deux autres équipes Inra : l'unité expérimentale d'écologie et d'écotoxicologie aquatique basée à Rennes et la plateforme technologique Génome et Transcriptome Genotoul de Toulouse ainsi que l'Université KU Leuven de Belgique et l'Université finlandaise de Turku. Le projet est financé sur 4 ans à hauteur de 312 789 €.

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