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Enjeux et domaines scientifiques

Les activités du laboratoire ont pour objectif la compréhension des réponses biologiques et écologiques aux contaminations des milieux aquatiques. Deux types d’enjeux scientifiques sont traités par notre équipe :

• Mieux caractériser et comprendre l'exposition à la contamination chimique des milieux aquatiques,
• Évaluer ou prédire les effets toxiques associés.

Nos objectifs sont de produire de la connaissance (biologie moléculaire, écophysiologie, dynamique de populations, transfert trophique), des outils (biologiques, analytiques, modèles mathématiques et d’expérimentation) permettant une meilleure gestion des milieux aquatiques en améliorant l’évaluation de la qualité des systèmes aquatiques, des effluents qu’ils reçoivent, et de garantir le cas échéant leur transfert vers la sphère opérationnelle. Ces enjeux s’inscrivent à terme dans l’amélioration des réglementations qui encadrent aussi bien l’évaluation des risques des substances chimiques, notamment via la réduction des incertitudes de ces approches (intégration de la complexité des milieux aquatiques), que le diagnostic des milieux en offrant des outils fiables, sensibles, interprétables et pertinents pour les espèces des écosystèmes.

Les approches mise en œuvre au laboratoire d’écotoxicologie recoupent plusieurs domaines :

• Ecophysiologie : marqueurs individuels de toxicité (traits d’histoire vie, biologie de la reproduction, histologie, développement, comportement).
• Biochimie : développement de biomarqueurs spécifiques de mode d’action ou en lien avec les fonctions physiologiques clefs des organismes.
• Biologie moléculaire : approches omiques pour la compréhension des mécanismes de la toxicité des contaminants, de l’adaptation des populations et de la vulnérabilité des espèces.
• Expérimentation en conditions contrôlées au laboratoire, sur le terrain (ex situ) et en milieux naturels (in situ, via l’encagement d’organismes).
• Modélisation : modèles toxico-cinétiques (accumulation des contaminants) et toxico-dynamiques (toxicité) ; modèles démographiques (dynamique de populations).

Axes de recherche

Les activités de l’équipe traitent plus précisément des questions sur :

• les contaminants émergents, leur occurrence et leur transfert vers le biote ;
• la biologie moléculaire pour comprendre les effets toxiques, via l’acquisition de connaissances sur le génome, le transcriptome et le protéome de nos espèces d’intérêt ;
• l’écophysiologie, particulièrement par la biologie du développement et la biologie de la reproduction, pour l’étude de la réponse au stress chimique dans les milieux contaminés (toxicité chronique) ;
• la vulnérabilité des espèces, au regard de leur sensibilité individuelle ou populationnelle, notamment en lien avec leur diversité phylogénétique, leur capacité d’adaptation à l’exposition

Concernant l’exposition aux contaminants, les activités de l’équipe ont pour ambition d’identifier les facteurs qui contrôlent leur accumulation ainsi que la formalisation de modèles permettant de décrire et prédire leur transfert vers les organismes biologiques et au sein des organismes, répondant entre autres à la problématique de la surveillance chimique de milieux aquatiques.

Pour la compréhension de l’impact des contaminants, via la description de leurs modes d’action ou l’évaluation de leurs effets toxiques dans les milieux, nous poursuivons des développements majoritairement sur des espèces animales (invertébrés et poissons) dites environnementales (e.g., gammare), pour l’acquisition de connaissances de leur biologie aussi bien au niveau individuel pour l’évaluation de l’impact des contaminants, qu’au niveau moléculaire, avec un focus fort sur les approches transcriptomiques et protéomiques pour la compréhension des mécanismes de toxicité , notamment sur les systèmes reproducteurs et de régulation hormonale.

Ces travaux ambitionnent de produire les marqueurs, les biomarqueurs de demain, dans le but de proposer des indicateurs d'exposition et d’impact écotoxicologique au sein des milieux aquatiques continentaux, en inscrivant ces indicateurs dans une démarche de type exposomique environnementale. Nous poursuivons l'objectif complémentaire de fournir une interprétation solide de ces réponses à des échelles d’organisation plus intégrées, via l’utilisation des méthodologies de modélisation au niveau des populations (changement d’échelle) complétée par la confrontation à large échelle spatiale (régionale, nationale) des indicateurs écotoxicologiques avec l'état des communautés écologiques  in situ.

Enfin une autre ambition scientifique de l’équipe est de comprendre et formaliser les mécanismes microévolutifs, transgénérationnels ou de plasticité qui sous-tendent la variabilité de la sensibilité des individus, la vulnérabilité des populations et leur capacité d’adaptation / acclimatation aux pressions chimiques. A l’échelle des individus et des populations, différentes sources de variabilité (phylogénétique, écologique) de la sensibilité toxicologique et des histoires de vie sont susceptibles d’expliquer les différentiels de réponses à l’exposition aux contaminants entre populations et espèces proches au sein des milieux aquatiques. Appréhender cette source de variabilité, autour des biomarqueurs, marqueurs et traits d’histoires de vie chez nos espèces tests, est notamment un enjeu majeur pour la pertinence de l’évaluation écotoxicologique.