Characterization of the effects of an anxiolytic drug exposure (oxazepam) on the life cycle of a freshwater gastropod, Radix balthica
Caractérisation des effets d'un anxiolytique (oxazépam) sur le cycle de vie d'un gastéropode d'eau douce, Radix balthica
Résumé
Freshwater contamination by pharmaceuticals is becoming a major concern over the last decades. Antibiotics and hormonal treatments have been the focus of attention but some pharmaceutical families are not subject to many studies yet. This is especially true for psychoactive drugs, and particularly anxiolytics. Among anxiolytics, oxazepam is one of the most frequently detected psychotropic in surface waters in connection with its high consumption but also to its status of metabolite of many benzodiazepines. This molecule has been subject to some ecotoxicological studies mainly focused on behavioural disturbance in fish. However, very few studies are interested in its effects on aquatic invertebrates. Thus, this thesis aims to assess the impact of environmental relevant oxazepam concentrations on the life cycle of a freshwater gastropod widespread in Europe, Radix balthica. We asked if and how oxazepam affected three important steps of the life of this organism: reproduction, embryonic development and growth, coupling physiological, behavioural and molecular approaches. This work consists into three parts, corresponding to the three steps previously described (reproduction, embryonic development and growth). For each of these stages, organisms have been exposed to relevant oxazepam concentrations: 10 µg/L corresponding to the maximal concentration found in STEP effluents and 0.8 µg/L corresponding to the maximal concentration found in river. Numerous physiological (e.g. reproductive apparatus state, fertility, hatching rate, growth, feeding rate) and behavioral parameters (e.g. social interactions, locomotion) have been tested to answer the question raised. Studies on embryogenesis and growth have been completed by a transcriptomic analysis to bring information on potential toxicity mechanisms at molecular level. Results showed that, at the adult stage (reproduction), oxazepam increased spermatozoa density at high concentration (10 µg/L) and decreased the number of eggs per eggmass at low concentration (0.8 µg/L). A decrease of the locomotor activity has also been observed for both oxazepam concentrations. Studies led on the embryonic stage showed a high inter-population variability which did not allow conclusions on potential effects of oxazepam. Finally, concerning the juvenile stage, results showed a significant effect of oxazepam on feeding rate with an activator effect at low concentration and an inhibitory effect at high dose. A reduction of mortality after exposure has also been demonstrated at the lowest concentration. Transcriptomic analysis revealed a global under-expression of genes involved in neural transmission linked to many functions, such as feeding behavior, growth, locomotion or chemoreception. Taken together, these results enhance the ecotoxicological knowledge of oxazepam impact on an aquatic invertebrate.
La contamination environnementale par les médicaments est une préoccupation majeure de ces dernières décennies. Les antibiotiques et les hormones ont été au cœur de l'attention mais certaines familles de médicaments ne font encore l'objet que de très peu d'études. C'est notamment le cas des psychotropes, et particulièrement des anxiolytiques. L'oxazépam, médicament fréquemment utilisé dans le traitement de l'anxiété et métabolite de nombreuses benzodiazépines, est l'un des psychotropes les plus fréquemment détectés dans les eaux de surface. Cette molécule a fait l'objet depuis quelques années, de plusieurs études écotoxicologiques qui se sont essentiellement focalisées sur les perturbations du comportement chez le poisson. Cependant, très peu d'études se sont encore intéressées à ses effets sur les invertébrés aquatiques. Ainsi, cette thèse à pour objectif d'évaluer l'impact de concentrations environnementales d'oxazépam sur le cycle de vie d'un gastéropode d'eau douce ubiquitaire en Europe, Radix balthica. Nous nous sommes demandé si, et comment l'oxazépam affectait trois étapes clés de la vie de l'organisme : la reproduction, le développement embryonnaire et la croissance, en couplant des approches physiologiques, comportementales et moléculaires. Ce travail se présente donc en trois volets, correspondant aux trois étapes du cycle de vie (reproduction, développement embryonnaire et croissance). Pour chacun des trois volets, des expérimentations ont été menées en exposants les organismes à des concentrations d'oxazépam maximales mesurées en sortie d'effluents (10 µg/L) et en rivière (0,8 µg/L). Plusieurs paramètres physiologiques (e.g. état de l'appareil reproducteur, fertilité, taux d'éclosion, croissance, prise alimentaire) et comportementaux (e.g. interactions sociales, locomotion) ont été analysés pour répondre aux questions posées. Les parties axées sur l'embryogénèse et la croissance ont fait l'objet d'une analyse transcriptomique afin d'obtenir des informations sur les potentiels mécanismes de toxicité impliqués au niveau moléculaire. Au stade adulte, l'oxazépam affecte la reproduction en augmentant la densité de spermatozoïdes à forte concentration (10 µg/L) et diminue la quantité d'œufs par ponte à faible concentration (0,8 µg/L). Une diminution de l'activité locomotrice a également été observée pour les deux concentrations d'oxazépam testées. Les études menées sur le stade embryonnaire ont montré une variabilité inter-population importante qui ne permet pas de conclure sur de potentiels effets de l'oxazépam. Enfin, en ce qui concerne le stade juvénile, les résultats ont montré un effet important de l'oxazépam sur la prise alimentaire, avec un effet stimulant à faible concentration et inhibiteur à forte concentration. Il a également été montré une réduction de la mortalité après exposition à la plus faible concentration d'oxazépam. L'analyse transcriptomique ciblée a permis de mettre en évidence une sous-expression globale de gènes impliqués dans la transmission nerveuse et liés à différentes fonctions comme le comportement alimentaire, la croissance, la locomotion ou encore la chémoréception. L'ensemble de ces résultats nous permet d'enrichir les connaissances toxicologiques quant aux effet de l'oxazépam sur un invertébré aquatique.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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