Behavioral, physiological and cellular disturbances in bivalve mollusks exposed to crude oil in a mono or multistress context.
Perturbations comportementales, physiologiques et cellulaires chez des mollusques bivalves exposés à un pétrole brut dans un contexte mono ou multistress.
Résumé
The use of adapted, efficient and reliable tools is fundamental to measure and control the environmental impact surrounding industrial installations. Robust, autonomous and working by remote control, HFNI (High Frequency Non Invasive) Valvometry is one possible solution for the biomonitoring of aquatic ecosystems. Based on valve activity scanning, it enables the study of behavior and different life traits of bivalve mollusks in the natural environment. Animals are used as biosensors representative of water quality and capable of reflecting the occurrence of environmental alteration. Detecting a disturbance and identifying its nature are key elements in the process of reducing environmental risk. As such, the first objective of this work was to analyze the behavioral response to crude oil of bivalve mollusks instrumented with HFNI Valvometry in a multistress context. The second objective was to evaluate the underlying disturbances occurring in their milieu intérieur when exposed to crude oil with the ultimate goal of associating behavioral changes (symptoms) and physiological disorders. To do so, studies were conducted on two species, the freshwater clam Corbicula fluminea and the marine oyster Magallana gigas, under controlled laboratory or semi-natural conditions, with crude oil at environmentally realistic concentrations, constant or variable and in one case lethal. We used various stress factors: water temperature, turbidity, presence of barium, noise pollution and hypoxia. The behavioral response to crude oil was found to be (i) clear and distinguishable in the majority of situations and (ii) concentration-dependent, allowing to propose a global relationship between a valvometric index and crude oil concentration in the range 0 - 60 mg·L-1. Disturbances in the milieu intérieur were assessed using a proteomic approach on tissues directly involved in behavioral activity (gills, muscles, nervous ganglia). Whatever the tissue studied, the species or the exposure conditions, the results reflect a disruption of metabolic and cellular processes with a dose-effect toxicological impact quantified by PAH analyses in tissues or nominal exposure values. As a whole, this new set of analyses (i), confirms the capacities of the valvometry concept in the oil and gas field, (ii) make it possible to approach the relationship between behavior and underlying physiological changes in bivalves and (iii) pave the way to new perspectives for online and remote impact assessment.
L’utilisation d’outils adaptés, efficaces et fiables est fondamentale pour mesurer et contrôler l’impact environnemental autour des installations industrielles. Robuste, autonome et permettant un suivi à distance et en ligne, la Valvométrie HFNI (Haute Fréquence Non Invasive) est une solution possible pour le biomonitoring des écosystèmes aquatiques. Elle permet l’étude à distance et en temps quasi-réel du comportement et de différents traits de vie de groupes de mollusques bivalves dans le milieu naturel par numérisation de leur activité valvaire. Les animaux sont ainsi utilisés comme des témoins représentatifs de la qualité de l’eau, capables de traduire la survenue d’évènements modifiant leur environnement. Détecter rapidement le début d’une perturbation et identifier sa nature sont des éléments clés du processus de réduction du risque environnemental. A ce titre, le premier objectif de cette thèse était d’analyser la capacité de réponse comportementale face à un pétrole brut de mollusques bivalves instrumentés avec la Valvométrie HFNI en situation multistress, représentative d’un contexte environnemental réaliste. Le second objectif était d’évaluer les perturbations sous-jacentes de leur milieu intérieur lors de l’exposition au pétrole brut et mieux comprendre le mécanisme des changements de comportement. Pour ce faire, des études ont été réalisées chez deux espèces de mollusques bivalves, la palourde d’eau douce Corbicula fluminea et l’huitre marine Magallana gigas, en conditions semi-naturelles ou contrôlées de laboratoire, avec des concentrations de pétrole brut constantes ou variables, environnementales (et dans un cas létales), et en présence de différents facteurs de stress additionnels : la température de l’eau, la turbidité, la présence de baryum, de pollution sonore ou d’hypoxie. La réponse comportementale au pétrole brut s’est avérée (i) claire et discernable dans la majorité des situations créées et (ii) fonction de la concentration, ce qui permet de proposer un schéma global d’évolution d’indices valvométriques dans la gamme 0 – 60 mg·L-1. Les perturbations du milieu intérieur ont été évaluées par une approche de protéomique sur des tissus en relation avec l’activité comportementale (branchies, muscles, ganglions nerveux). Quel que soit le tissu étudié, l’espèce ou les conditions d’exposition, les résultats traduisent une modification des processus métaboliques et cellulaires avec un impact toxicologique fonction de la contamination quantifiée par des dosages de HAP dans les tissus ou des valeurs nominales d’exposition. Ces analyses permettent d’aborder les bases explicatives du comportement chez les bivalves, de corréler comportement et changements du milieu intérieur et ouvrent la voie à des perspectives d’évaluation d’impacts en ligne et à distance.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|