Étude de l'accumulation et des effets des composés organiques volatils (BTEX) chez les bryophytes

During the last decades, the atmospheric pollution becameone of the major environmental and health problems of our society. Because of its historic context, the region Nord Pas-de-Calais was one of the first regions to support and to value the vegetable biomonitoring of the air quality. The aim of this thesis is to study the phenomenon of accumulation and the impacts of volatile organic compounds (VOCs) in bryophytes. These researches are built up around two axis: in the one hand, the accumulation of the benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX); on the other hand, the intra-cellular effects on benzene in Tortula ruralis, analysing the variations of the expression of biomarkers of oxidative stress . Experimentations both in controlled conditions and in situ, led on the littoral of Dunkirk, allowed to establish phenomenon of balance of the concentrations in BTEX between our plant model and the air. In situ, the contents of BTEX in mosses are strongly influenced by the meteorological factors, and mainly the strength of winds. Furthermore, the atmospheric concentrations in PM10 particles would facilitate the accumulation of the BTEX in moss. Nevertheless, BTEX contents in moss are generally not correlated with the atmospheric concentrations. About the biomarkers of the oxidative stress, some variations of their expression are observed in mosses because of natural biological parameter. These variations would be due to the poïkilohydric characteristic of the mosses and their capacity to resist to the variations of their state of hydration. So, the biomarkers of oxidative stress which are often measured in the ecotoxicological studies, would not be adapted for the study of the effects in the terrestrial bryophytes.Les conséquences sanitaires et environnementales de la pollution atmosphérique sont devenues au cours des dernières décennies un des problèmes majeurs de notre société. Sensibilisée à cette problématique, la région Nord Pas-de-Calais a été l'une des premières régions à soutenir et à valoriser la biosurveillance végétale de la qualité de l'air. Les travaux scientifiques réalisés dans le cadre de cette thèse ont pour objectif d'étudier les phénomènes d'accumulation et les impacts des composés organiques volatils (COV) chez les bryophytes. Articulées autour de deux axes, les recherches menées visaient à étudier, d'une part, l'accumulation des benzène, toluène, ethylbenzène et xylènes (BTEX), d'autre part, des effets au niveau cellulaire, du benzène chez Tortula ruralis, par l'analyse des variations de l'expression de biomarqueurs de stress oxydant. Des expérimentations complémentaires in situ , sur le littoral dunkerquois, et en conditions contrôlées ont permis d'établir des phénomènes d'équilibre des concentrations en BTEX entre notre modèle végétal et l'air. In situ, les teneurs en BTEX chez les mousses sont fortement conditionnées par les paramètres météorologiques, et principalement la force des vents. De plus, les concentrations atmosphériques en particules PM10 favoriseraient l'accumulation des BTEX chez la mousse. Mais d'une manière générale, les mousses n'accumulent pas les BTEX de façon corrélée aux teneurs dans l'atmosphère. Concernant l'expression des biomarqueurs de stress oxydant, des variations naturelles des paramètres biologiques mesurés sont observées chez la mousse. Ces variations seraient liées à la nature poïkilohydrique des mousses, leur capacité de reviviscence et aux aptitudes qu'elles ont développées pour résister aux variations de leur état d'hydratation. Ainsi, les biomarqueurs de stress oxydant souvent recherchés dans les études d'écotoxicologie, ne seraient pas adaptés pour l'étude des effets chez les bryophytes terrestres

Écotoxicologie des sols : vieux concepts pour de nouvelles approches ?

Écotoxicologie des sols : vieux concepts pour de nouvelles approches

Field assessment of reproduction-related traits of chironomids using a newly developed emergence platform (E-Board)

Further progress in the development of reliable biomonitoring strategies requires to better link effects in aquatic ecological systems to ambient concentrations of chemical contaminants. Among existing tools, in situ bioassays using caging method represent an interesting way to achieve this challenge. However, elaboration of adapted exposure chambers and suitable operating procedures is still required, particularly to assess ecological relevant traits such as those related to the reproduction. In such context, we developed a new device (Emergence board E-Board) which allows assessing in rivers the development of the Chironpmus riparius species from the early fourth instar larvae to the adult stage. The system acts as a suspended matter trap floating in the subsurface of the water equipped of an emergence trap for catching adults. The system was tested in actual field conditions. Its easy handling allowed obtaining data which demonstrated its applicability for assessing the development of the chironomids. Moreover, by adapting energy-based models (DEB) specifically developed in the laboratory for the species C. riparius, we were able to predict the growth pattern and the emergence of chironomids in real environmental conditions. The E-Board represents thus a promising new in situ tool in perspective of evaluation of the quality of the ecosystems

Etude de l'accumulation et des effets des composés organiques volatils (BTEX) chez les bryophytes

Les conséquences sanitaires et environnementales de la pollution atmosphérique sont devenues au cours des dernières décennies un des problèmes majeurs de notre société. Sensibilisée à cette problématique, la région Nord Pas-de-Calais a été l une des premières régions à soutenir et à valoriser la biosurveillance végétale de la qualité de l air. Les travaux scientifiques réalisés dans le cadre de cette thèse ont pour objectif d étudier les phénomènes d accumulation et les impacts des composés organiques volatils (COV) chez les bryophytes. Articulées autour de deux axes, les recherches menées visaient à étudier, d'une part, l'accumulation des benzène, toluène, ethylbenzène et xylènes (BTEX), d'autre part, des effets au niveau cellulaire, du benzène chez Tortula ruralis, par l'analyse des variations de l'expression de biomarqueurs de stress oxydant. Des expérimentations complémentaires in situ , sur le littoral dunkerquois, et en conditions contrôlées ont permis d'établir des phénomènes d'équilibre des concentrations en BTEX entre notre modèle végétal et l'air. In situ, les teneurs en BTEX chez les mousses sont fortement conditionnées par les paramètres météorologiques, et principalement la force des vents.De plus, les concentrations atmosphériques en particules PM10 favoriseraient l'accumulation des BTEX chez la mousse. Mais d'une manière générale, les mousses n'accumulent pas les BTEX de façon corrélée aux teneurs dans l'atmosphère. Concernant l'expression des biomarqueurs de stress oxydant, des variations naturelles des paramètres biologiques mesurés sont observées chez la mousse. Ces variations seraient liées à la nature poïkilohydrique des mousses, leur capacité de reviviscence et aux aptitudes qu'elles ont développées pour résister aux variations de leur état d'hydratation. Ainsi, les biomarqueurs de stress oxydant souvent recherchés dans les études d'écotoxicologie, ne seraient pas adaptés pour l'étude des effets chez les bryophytes terrestres.LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocSudocFranceF

L’évaluation des risques pour la santé humaine et celle des sols

National audiencePour agir de façon rationnelle face à une contamination avérée ou suspectée d’un sol, il est en premier lieu nécessaire d’évaluer les risques toxicologiques (pour la santé humaine) et écotoxicologiques (pour la santé du sol). La communauté scientifique a élaboré une démarche d’évaluation des risques, dont les principes ont d’ailleurs été retenus par l’Union européenne dans sa très récente proposition de directive sur la surveillance et la résilience des sols (la Soil Monitoring Law) [1]. Dans cet article, nous parlons des sols en général et précisons quand il est spécifiquement question des sols agricoles

Écotoxicologie

National audiencePrésentation du livreCet ouvrage offre un panorama des connaissances permettant de comprendre la contamination des écosystèmes, les mécanismes d’accumulation des contaminants et les effets de ceux-ci sur les organismes vivants, de l'échelle moléculaire à celle de l'écosystème.Les plus : Un cours clair, concis et illustré Les méthodes actuelles utilisées pour mesurer la toxicité des polluants Les procédures réglementaires de protection de l'environnemen

Métatox: a new one-year training program for engineering students on assessment and management of toxicological risks for both human and ecosystem health

Métatox: a new one-year training program for engineering students on assessment and management of toxicological risks for both human and ecosystem health. SETAC Europe 26th Annual Meetin

Écotoxicologie

National audiencePrésentation du livreCet ouvrage offre un panorama des connaissances permettant de comprendre la contamination des écosystèmes, les mécanismes d’accumulation des contaminants et les effets de ceux-ci sur les organismes vivants, de l'échelle moléculaire à celle de l'écosystème.Les plus : Un cours clair, concis et illustré Les méthodes actuelles utilisées pour mesurer la toxicité des polluants Les procédures réglementaires de protection de l'environnemen

Variation individuelle des traits d'histoire de vie d'un ver de terre exposé à un fongicide

Devenus la référence en agriculture moderne, l'utilisationdes produits phytopharmaceutiques (PPP) a engendré unecontamination significative de l’environnement et enparticulier des sols. Les PPP ont notamment été identifiéscomme un des facteurs responsables du déclin de labiodiversité des vers de terre dans les champs enagriculture intensive (Smith et al., 2008). Des espècespersistent néanmoins, dont Aporrectodea caliginosa,espèce de vers de terre endogés considérée commehautement représentative des sols agricoles et espèce référence pour les essais normalisésd'écotoxicité (ISO 11268-2:2023). Ceci suggère un phénomène d’adaptation chez certaines espècesvis-à-vis de cette contamination. Phénomène pouvant inclure des modifications d’allocation d’énergieet des traits d’histoire de vie des individus, eux-mêmes intimement liés aux nombreuses fonctionsécologiques remplies par les vers de terre. Une altération de ces fonctions écologiques se traduiraitégalement en une altération des services écosystémiques associés. L’étude de ces processusd’adaptation nécessite la prise en compte de la variabilité individuelle des traits d’histoire de vie, unecomposante souvent ignorée dans les tests écotoxicologiques standardisés (Jager, 2013).La présente étude porte sur l'exposition d'A. caliginosa au Swing®Gold, un fongicide contenant del’époxiconazole, un des pesticides les plus retrouvées dans les sols agricoles (Pelosi et al., 2021). Cestress lié au fongicide est amené à induire des « coûts de tolérance » dus à l’allocation d’énergiesupplémentaire nécessaire à sa gestion. Notre objectif est d'adapter les modèles mathématiquesbioénergétiques pour mieux intégrer la variabilité individuelle dans la croissance des individus et leurtolérance aux fongicides (Bart et al., 2020). Pour cela, nous avons adopté une approche longitudinaleen suivant la masse corporelle de deux cohortes de 30 individus : une cohorte d’individus de contrôleet une cohorte d’individus continuellement exposés à trois fois la dose recommandée en Swing®Gold.Ce suivi individuel de croissance est réalisé sur une durée de dix mois et cela dès les premiers jours devie jusqu’à maturité avec pour objectif final d'évaluer les conséquences de l'exposition sur le taux dereproduction des individus. Ces résultats permettent de prendre en compte la variabilité individuelledans un modèle bioénergétique et d'appréhender les conséquences de l'exposition de A. caliginosa aufongicide à l'échelle de la population et sur les dynamiques éco-évolutives entrant en jeu.RéférencesBart, S., Pelosi, C., Nélieu, S., Lamy, I., & Péry, A. R. R. (2020). An energy-based model to analyze growth data of earthwormsexposed to two fungicides. Environmental Science and Pollution Research, 27(1), 741‑750. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06985-zPelosi, C., Bertrand, C., Daniele, G., Coeurdassier, M., Benoit, P., Nélieu, S., Lafay, F., Bretagnolle, V., Gaba, S., Vulliet, E., &Fritsch, C. (2021). Residues of currently used pesticides in soils and earthworms: A silent threat? Agriculture, Ecosystems &Environment, 305, 107167. https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.107167Smith, R., Mcswiney, C., Grandy, A., Suwanwaree, P., Snider, R., & Robertson, G. (2008). Diversity and abundance ofearthworms across an agricultural land-use intensity gradient. Soil and Tillage Research, 100(1‑2), 83‑88.https://doi.org/10.1016/j.still.2008.04.00