57 research outputs found
Specificity of time- and dose-dependent morphological endpoints in the fish embryo acute toxicity (FET) test for substances with diverse modes of action: : the search for a âfingerprintâ
Acknowledgements This project has received funding from the European Unionâs Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No 681002 (GA, art. 38.1.2). The raw data for valproic acid, acrylamide, and colchicine were provided by Katharina Brotzmann, Annika Batel, and Ann-Kathrin Lörracher, respectively. Range-finding experiments were previously also conducted by Susanna Mieck, Dr. Lisa Hanslik, and Dr. Florian Zindler. Thanks are due to Jonathan Griffiths and Christoph Gade for carefully editing parts of the manuscript. Funding Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL. This project has received funding from the European Unionâs Horizon 2020 research and innovation program under the grand agreement No 681002.Publisher PD
Outils alternatifs à l'expérimentation animale pour l'évaluation de la toxicité des contaminants de l'environnement : lignées cellulaires et tests embryo-larvaires chez un poisson modÚle le Médaka japonais, Oryzias latipes
Fish are among the most widely used aquatic model for assessing the chemicalthreat before they are placed on the European market (REACh (Registration,Evaluation, Authorization and Restriction of CHemicals)). Currently, this regulation aswell as the European directive on the protection of animals used for scientific purposes(2010/63/EU) promote the establishment of alternative methods in animal testing.These methods are intended to replace animal models whenever possible, to reducethe number of animals used in experiments and to optimize the methodology appliedto animals. This thesis aims to compare the sensitivity of two of these alternative tools,cell lines and fish embryo-larval tests, using model toxicants. Then, these tools wereused to evaluate the toxicity of environmental mixtures of pollutants: microplastics andhydrocarbons (Arabian Light oil). The model compounds (B(a)P, Cd, MMS, PCB126)valid three biomarkers: reactive oxygen species (ROS) production on fish cell lines,micronucleus assay by flow cytometry and infectious challenge on Medaka larvae andjuveniles. These biomarkers combined with chemical, biochemical and physiologicalanalyzes have assessed toxicity of environmental mixtures of hydrocarbons (aqueousextract of Arabian oil = WAF) and microplastics. WAF are toxic to fish cell lines (ERODactivity induction and genotoxicity) as well as to Medaka embryos and larvae (behavior,biometrics, EROD, genotoxicity). Fish like cells seem to be particularly susceptible toArabian Light WAF. Contamination with environmental microplastics (MP) hasrevealed a toxicity of MP-associated contaminants on cell lines and fish larvae. Theingestion of plastic particles by the larvae induced lethal and sublethal effects(biometrics, behavior and EROD). The ingestion of the plastic particles by the larvaewas confirmed by two-photon microscopy. This study assessed the sensitivity andcomplementarity of these in vitro tools for assessing hazards and risks associated withchemicals.Les poissons sont parmi les modĂšles aquatiques les plus utilisĂ©s pour lâĂ©valuationdes dangers des substances chimiques avant leur mise sur le marchĂ© europĂ©en(REACh (Registration, Evaluation, Autorisation and Restriction of CHemicals)).Actuellement, cette rĂ©glementation ainsi que la directive europĂ©enne sur la protectiondes animaux utilisĂ©s Ă des fins scientifiques (2010/63/UE) promeuvent la mise enplace de mĂ©thodes alternatives en expĂ©rimentation animale. Ces mĂ©thodes ont pourbut de remplacer les modĂšles animaux chaque fois que cela est possible, de rĂ©duirele nombre dâanimaux utilisĂ©s en expĂ©rimentation et dâoptimiser la mĂ©thodologieappliquĂ©e aux animaux. Cette thĂšse vise Ă comparer la sensibilitĂ© de deux de cesoutils alternatifs, les lignĂ©es cellulaires et les tests embryo-larvaires poissons, enutilisant des toxiques modĂšles puis mettre en oeuvre ces outils pour Ă©valuer la toxicitĂ©de mĂ©langes environnementaux de polluants : microplastiques et hydrocarbures(pĂ©trole Arabian Light). Les composĂ©s modĂšles (B(a)P, Cd, MMS, PCB126) ont permisde valider trois biomarqueurs : la production dâespĂšces rĂ©actives de lâoxygĂšne surlignĂ©es cellulaires de poissons, le test micronoyaux par cytomĂ©trie en flux et lechallenge infectieux sur larves de MĂ©daka. Ces biomarqueurs associĂ©s Ă des analyseschimiques, biochimiques et physiologiques ont permis dâĂ©valuer la toxicitĂ© demĂ©langes environnementaux dâhydrocarbures (extrait aqueux de pĂ©trole Arabian =WAF) et de microplastiques. Les WAF prĂ©sentent une toxicitĂ© sur les lignĂ©escellulaires de poissons (induction de lâactivitĂ© EROD, gĂ©notoxicitĂ©) ainsi que surembryons et larves de MĂ©daka (comportement, biomĂ©trie, EROD, gĂ©notoxicitĂ©). Lespoissons comme les cellules sont particuliĂšrement sensibles au WAF de lâArabianLight. La contamination aux microplastiques (MP) environnementaux a rĂ©vĂ©lĂ© unetoxicitĂ© des contaminants associĂ©s au MP sur les lignĂ©es cellulaires et les larves depoisson. Lâingestion de particules de plastiques par les larves a induit des effets lĂ©tauxet sublĂ©taux (biomĂ©trie, comportement et EROD). Lâingestion des particules plastiquespar les larves a Ă©tĂ© confirmĂ©e par microscopie biphotonique. Cette Ă©tude a permisdâĂ©valuer la sensibilitĂ© et la complĂ©mentaritĂ© de ces outils in vitro pour lâĂ©valuation desdangers et des risques associĂ©s aux substances chimiques
Alternative tools to animal testing for toxicity assessment of environmental contaminants : cell lines and embryo-larval assay in model fish Japanese Medaka, Oryzias latipes
Les poissons sont parmi les modĂšles aquatiques les plus utilisĂ©s pour lâĂ©valuationdes dangers des substances chimiques avant leur mise sur le marchĂ© europĂ©en(REACh (Registration, Evaluation, Autorisation and Restriction of CHemicals)).Actuellement, cette rĂ©glementation ainsi que la directive europĂ©enne sur la protectiondes animaux utilisĂ©s Ă des fins scientifiques (2010/63/UE) promeuvent la mise enplace de mĂ©thodes alternatives en expĂ©rimentation animale. Ces mĂ©thodes ont pourbut de remplacer les modĂšles animaux chaque fois que cela est possible, de rĂ©duirele nombre dâanimaux utilisĂ©s en expĂ©rimentation et dâoptimiser la mĂ©thodologieappliquĂ©e aux animaux. Cette thĂšse vise Ă comparer la sensibilitĂ© de deux de cesoutils alternatifs, les lignĂ©es cellulaires et les tests embryo-larvaires poissons, enutilisant des toxiques modĂšles puis mettre en oeuvre ces outils pour Ă©valuer la toxicitĂ©de mĂ©langes environnementaux de polluants : microplastiques et hydrocarbures(pĂ©trole Arabian Light). Les composĂ©s modĂšles (B(a)P, Cd, MMS, PCB126) ont permisde valider trois biomarqueurs : la production dâespĂšces rĂ©actives de lâoxygĂšne surlignĂ©es cellulaires de poissons, le test micronoyaux par cytomĂ©trie en flux et lechallenge infectieux sur larves de MĂ©daka. Ces biomarqueurs associĂ©s Ă des analyseschimiques, biochimiques et physiologiques ont permis dâĂ©valuer la toxicitĂ© demĂ©langes environnementaux dâhydrocarbures (extrait aqueux de pĂ©trole Arabian =WAF) et de microplastiques. Les WAF prĂ©sentent une toxicitĂ© sur les lignĂ©escellulaires de poissons (induction de lâactivitĂ© EROD, gĂ©notoxicitĂ©) ainsi que surembryons et larves de MĂ©daka (comportement, biomĂ©trie, EROD, gĂ©notoxicitĂ©). Lespoissons comme les cellules sont particuliĂšrement sensibles au WAF de lâArabianLight. La contamination aux microplastiques (MP) environnementaux a rĂ©vĂ©lĂ© unetoxicitĂ© des contaminants associĂ©s au MP sur les lignĂ©es cellulaires et les larves depoisson. Lâingestion de particules de plastiques par les larves a induit des effets lĂ©tauxet sublĂ©taux (biomĂ©trie, comportement et EROD). Lâingestion des particules plastiquespar les larves a Ă©tĂ© confirmĂ©e par microscopie biphotonique. Cette Ă©tude a permisdâĂ©valuer la sensibilitĂ© et la complĂ©mentaritĂ© de ces outils in vitro pour lâĂ©valuation desdangers et des risques associĂ©s aux substances chimiques.Fish are among the most widely used aquatic model for assessing the chemicalthreat before they are placed on the European market (REACh (Registration,Evaluation, Authorization and Restriction of CHemicals)). Currently, this regulation aswell as the European directive on the protection of animals used for scientific purposes(2010/63/EU) promote the establishment of alternative methods in animal testing.These methods are intended to replace animal models whenever possible, to reducethe number of animals used in experiments and to optimize the methodology appliedto animals. This thesis aims to compare the sensitivity of two of these alternative tools,cell lines and fish embryo-larval tests, using model toxicants. Then, these tools wereused to evaluate the toxicity of environmental mixtures of pollutants: microplastics andhydrocarbons (Arabian Light oil). The model compounds (B(a)P, Cd, MMS, PCB126)valid three biomarkers: reactive oxygen species (ROS) production on fish cell lines,micronucleus assay by flow cytometry and infectious challenge on Medaka larvae andjuveniles. These biomarkers combined with chemical, biochemical and physiologicalanalyzes have assessed toxicity of environmental mixtures of hydrocarbons (aqueousextract of Arabian oil = WAF) and microplastics. WAF are toxic to fish cell lines (ERODactivity induction and genotoxicity) as well as to Medaka embryos and larvae (behavior,biometrics, EROD, genotoxicity). Fish like cells seem to be particularly susceptible toArabian Light WAF. Contamination with environmental microplastics (MP) hasrevealed a toxicity of MP-associated contaminants on cell lines and fish larvae. Theingestion of plastic particles by the larvae induced lethal and sublethal effects(biometrics, behavior and EROD). The ingestion of the plastic particles by the larvaewas confirmed by two-photon microscopy. This study assessed the sensitivity andcomplementarity of these in vitro tools for assessing hazards and risks associated withchemicals
Usefulness of RTL-W1 and OLCAB-e3 fish cell lines and multiple endpoint measurements for toxicity evaluation of unknown or complex mixture of chemicals
International audienceFish are currently used for the assessment of chemical toxicity. The REACh regulation and the European directive on the protection of animals used for scientific purposes both recommend the use of methods other than animal testing. In view of this, fish cell lines are increasingly used to provide fast and reliable toxic and ecotoxic data on new chemicals. The sensitivity of the Rainbow trout liver cell line RTL-W1 and Japanese medaka embryos cell line OLCAB-e3 were used with different toxicity endpoints, namely cytotoxicity, EROD activity, ROS production and DNA damage for various classes of pollutants displaying different modes of action but also with complex environmental mixtures. Toxicity tests were coupled with chemical analysis to quantify the chemical concentrations in cell cultures. Differences in sensitivity were found between fish cell lines. MTT reduction assay revealed that OLCAB-e3 cells were more sensitive than RTL-W1 cells. On the contrary, RTL-W1 gave higher response levels for the Fpg-modified comet assay and ROS assay. The OLCAB-e3 cell line did not express EROD activity unlike RTL-W1. This study highlights the capacity of the two different fish cell lines to measure the toxicity of individual toxicants but also environmental mixtures. Then, results obtained here illustrate the interest of using different cell lines and toxicity endpoints to assess the toxicity of complex or unknown mixture of chemicals
Existe-t-il un transfert trophique des MP et quels sont les effets toxiques chez les larves et les juvéniles de soles ?
International audienceIntroduction En raison dâune forte pression anthropique, les zones estuariennes sont touchĂ©es par une importante pollution aux microplastiques (MP) et les espĂšces infĂ©odĂ©es Ă ces zones y sont particuliĂšrement exposĂ©es. Lâobjectif de cette Ă©tude, financĂ©e par le programme Seine-Aval, est dâĂ©valuer les effets de MP environnementaux collectĂ©s en estuaire de Seine sur une espĂšce emblĂ©matique de nos cĂŽtes, la sole commune (Solea solea) Ă travers une exposition directe ou par voie trophique. Exposition Deux types dâexpositions ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s. La premiĂšre est une exposition directe de larves de sole Ă plusieurs plastiques industriels de diffĂ©rentes tailles et densitĂ©s (27-35 ÎŒm et d=0.99 ; 27-32 ÎŒm et d=1.20 ; 63-75 ÎŒm et d=1.20) ainsi quâĂ un cocktail d'Ă©chantillons environnementaux prĂ©levĂ©s dans lâestuaire de la Seine (100 ÎŒm) afin de dĂ©terminer la cinĂ©tique d'ingestion et d'Ă©gestion. Pour mettre en Ă©vidence d'Ă©ventuelles diffĂ©rences en fonction du stade de dĂ©veloppement, cette exposition a Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©e avant (7 jours post Ă©closion, jpe), pendant (21-22 jpe) et aprĂšs la mĂ©tamorphose (41-42 jpe). Dans une seconde expĂ©rience, des juvĂ©niles de sole ont Ă©tĂ© nourris avec des vers estuariens (Hediste diversicolor) prĂ©alablement exposĂ©s au MP via le sĂ©diment. Comme prĂ©cĂ©demment les MP utilisĂ©s sont dâorigines industrielles ou d'estuaire de Seine. Plusieurs marqueurs dâĂ©tat de santĂ© tels que la survie, la croissance, le comportement, le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique, le systĂšme immunitaire, le systĂšme digestif ont Ă©tĂ© Ă©tudiĂ©s. RĂ©sultats Quelque soit le stade de dĂ©veloppement, les larves ont ingĂ©rĂ©s tous les plastiques indĂ©pendamment de la taille et/ou du type et aucune diffĂ©rence de cinĂ©tique d'ingestion ou d'Ă©gestion n'a Ă©tĂ© mise en Ă©vidence. Pendant la mĂ©tamorphose le comportement natatoire des larves de sole a Ă©tĂ© modifiĂ© : la distance parcourue est plus faible chez les larves ayant consommĂ© des MP et pour tous les MP testĂ©s. Chez les juvĂ©niles de soles nourris avec des vers exposĂ©s Ă des MP environnementaux (400 ÎŒm) ou industriels (100-250 ÎŒm) nous avons mis en Ă©vidence une modification de comportement dans le choix du sol proposĂ© (noir ou blanc) et de couleur des individus exposĂ©s pour la concentration la plus haute et les MP enrobĂ©s de Benzo(a)PyrĂšne ou dâOxybenzone. Ces observations sont indicatrices d'un stress physiologiques. Ces premiers rĂ©sultats mettent en Ă©vidence les effets dĂ©lĂ©tĂšres des microplastiques lors d'expositions directes ou indirectes Ă diffĂ©rents stades de vie. Ce travail sera complĂ©tĂ© par une exposition de larves de soles pendant 1 mois Ă partir de l'Ă©closion Ă des copĂ©podes (Acartia tonsa) ayant eux-mĂȘmes Ă©tĂ© exposĂ©s Ă des MP
Existe-t-il un transfert trophique des MP et quels sont les effets toxiques chez les larves et les juvéniles de soles ?
International audienceIntroduction En raison dâune forte pression anthropique, les zones estuariennes sont touchĂ©es par une importante pollution aux microplastiques (MP) et les espĂšces infĂ©odĂ©es Ă ces zones y sont particuliĂšrement exposĂ©es. Lâobjectif de cette Ă©tude, financĂ©e par le programme Seine-Aval, est dâĂ©valuer les effets de MP environnementaux collectĂ©s en estuaire de Seine sur une espĂšce emblĂ©matique de nos cĂŽtes, la sole commune (Solea solea) Ă travers une exposition directe ou par voie trophique. Exposition Deux types dâexpositions ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s. La premiĂšre est une exposition directe de larves de sole Ă plusieurs plastiques industriels de diffĂ©rentes tailles et densitĂ©s (27-35 ÎŒm et d=0.99 ; 27-32 ÎŒm et d=1.20 ; 63-75 ÎŒm et d=1.20) ainsi quâĂ un cocktail d'Ă©chantillons environnementaux prĂ©levĂ©s dans lâestuaire de la Seine (100 ÎŒm) afin de dĂ©terminer la cinĂ©tique d'ingestion et d'Ă©gestion. Pour mettre en Ă©vidence d'Ă©ventuelles diffĂ©rences en fonction du stade de dĂ©veloppement, cette exposition a Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©e avant (7 jours post Ă©closion, jpe), pendant (21-22 jpe) et aprĂšs la mĂ©tamorphose (41-42 jpe). Dans une seconde expĂ©rience, des juvĂ©niles de sole ont Ă©tĂ© nourris avec des vers estuariens (Hediste diversicolor) prĂ©alablement exposĂ©s au MP via le sĂ©diment. Comme prĂ©cĂ©demment les MP utilisĂ©s sont dâorigines industrielles ou d'estuaire de Seine. Plusieurs marqueurs dâĂ©tat de santĂ© tels que la survie, la croissance, le comportement, le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique, le systĂšme immunitaire, le systĂšme digestif ont Ă©tĂ© Ă©tudiĂ©s. RĂ©sultats Quelque soit le stade de dĂ©veloppement, les larves ont ingĂ©rĂ©s tous les plastiques indĂ©pendamment de la taille et/ou du type et aucune diffĂ©rence de cinĂ©tique d'ingestion ou d'Ă©gestion n'a Ă©tĂ© mise en Ă©vidence. Pendant la mĂ©tamorphose le comportement natatoire des larves de sole a Ă©tĂ© modifiĂ© : la distance parcourue est plus faible chez les larves ayant consommĂ© des MP et pour tous les MP testĂ©s. Chez les juvĂ©niles de soles nourris avec des vers exposĂ©s Ă des MP environnementaux (400 ÎŒm) ou industriels (100-250 ÎŒm) nous avons mis en Ă©vidence une modification de comportement dans le choix du sol proposĂ© (noir ou blanc) et de couleur des individus exposĂ©s pour la concentration la plus haute et les MP enrobĂ©s de Benzo(a)PyrĂšne ou dâOxybenzone. Ces observations sont indicatrices d'un stress physiologiques. Ces premiers rĂ©sultats mettent en Ă©vidence les effets dĂ©lĂ©tĂšres des microplastiques lors d'expositions directes ou indirectes Ă diffĂ©rents stades de vie. Ce travail sera complĂ©tĂ© par une exposition de larves de soles pendant 1 mois Ă partir de l'Ă©closion Ă des copĂ©podes (Acartia tonsa) ayant eux-mĂȘmes Ă©tĂ© exposĂ©s Ă des MP
A biomimetic hydrogel functionalized with adipose ECM components as a microenvironment for the 3D culture of human and murine adipocytes
International audienc
Environmental samples of microplastics induce significant toxic effects in fish larvae.
Microplastics (MPs) are present throughout aquatic ecosystems, and can be ingested by a wide variety of organisms. At present, the physical and chemical effects of environmental MPs on aquatic organisms are poorly documented. This study aims to examine the physiological and behavioral effects caused by fish consuming environmental microplastics at different life stages. MP samples were collected from beaches on three islands (Easter Island, Guam and Hawaii) located near the North and South gyres of the Pacific Ocean. Larvae and juveniles of Japanese Medaka were fed for 30days with three doses of MPs (0.01, 0.1 and 1% w/w in fish food) approximate to the concentrations measured in moderately and heavily contaminated ocean areas. Ingestion of MPs by medaka larvae caused (variously) death, decreased head/body ratios, increased EROD activity and DNA breaks and, alterations to swimming behavior. A diet of 0.1% MPs was the most toxic. Two-month-old juveniles fed with 0.01% MPs did not exhibit any symptoms except an increase in DNA breaks. Our results demonstrate ingestion and mainly sublethal effects of environmental MPs in early life stages of fish at realistic MP concentrations. The toxicity of microplastics varies from one sample to another, depending on polymer composition, weathering and pollutant content. This study examines the ecological consequences microplastic build-up in aquatic ecosystems, more particularly in coastal marine areas, which serve as breeding and growing grounds for a number of aquatic species
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