Identification des ligands biologiques de l'uranium dans les gonades de Danio rerio - Impact sur leur fonctionnalité

​Yvan Eb-Levadoux a soutenu sa thèse le 3 avril 2017 à l'Université de Pau et des Pays de l'Adour.

​L'uranium (U) est naturellement présent à l'état de trace dans l'eau (microgramme.L^-1), sa concentration pouvant atteindre localement quelques microgrammes par litre du fait des activités anthropiques. Plusieurs études éctoxicologiques sur Danio rerio ont mis en évidence la toxicité, e.g. le stress oxydant, la génotoxicité mais aussi la reprotoxicité (i.e. réduction du nombre de pontes et d'oeufs chez les poissons contaminés) de l'U. Toutefois les mécanismes d'action toxique ne sont pas connus.

L'objectif de cette étude est de contribuer à la compréhension de la reprotoxicité de l'U par l'élucidation de mécanismes moléculaires, associés aux protéines, perturbés après contamination. Pour cela, des investigations ont été menées sur les ovaires de poissons zèbre Danio rerio, reproduits (R) ou non (NR), après exposition par voir directe en condition de laboratoire à des conceontrations représentatives d'environnements contaminés.

Ce travail de thèse a été divisé en deux volets. Un premier volet avait pour but la poursuite des développements de méthodes pour l'identification des complexes U-protéines en condition non dénaturante, autour du couplage de techniques de séparation (chromatographie d'exclusion stérique SEC, électrophorèse hors gel OGE) et de détection sensible par spectrométrie de masse élémentaire (ICP MS) et moléculaire (ESI MS). Le second volet a été dédié à l'étude de la reproticité de l'U à l'échelle moléculaire, avec i) l'étude des complexes natifs U-protéines (approche métallomique), et ii) l'analyse différentielle de l'expression des protéines (approche protéomique).

Les développements analytiques ont permis de garder le tampon physiologique et non dénaturant d'extraction pour l'étape de spération OGE, améliorant le taux de recouvrement en U. En écotoxicologie, les principaux résultats montrent que l'ovaire est un organe accumulateur de l'U et que le statut de reproduction a une influence sur le niveau d'accumulation (R<NR). En revanche, cet état a peu d'influence sur sa distribution protéique pour laquelle 4 fractions (dont 1 principale) ont été identifiées, toutes contenant aussi du phosphore. L'identification des cibles potentielles de l'U et des protéines exprimées différentiellement (vtg, GST, GAPDH...) a montré que les processus biologiques perturbés suite à la contamination sont de deux niveaux : 1/ générique (stress oxydant) et 2/ plus spécifique de la gonade (développement et maturation des ovocytes).

En conclusion, ces deux approches complémentaires ont permis de mettre en évidence un effet direct (complexation) et indirect (expression protéique modulée) de l'U, et de proposer l'hypothèse d'un défaut de maturation des ovocytes après contamination. Ce défaut pourrait impacter la réduction du nombre de pontes et in fine expliquer le reprotocité observée lors d'études écotoxicologiques précédentes.