Démarche intégrée pour proposer la protéomique dans la surveillance : accumulation, devenir et multimarqueurs – APPROve

La directive-cadre sur l'eau a récemment encouragé le développement d'outils écotoxicologiques innovants. Cependant, étant donné l'absence de génome de référence pour la plupart des invertébrés utilisés sur le terrain, les biomarqueurs actuellement utilisés correspondent à des mesures indirectes préalablement développées chez les vertébrés. La divergence moléculaire et la diversité des fonctions des protéines acquises au cours de l'évolution animale, rend peu pertinente l’utilisation de nombreux d’entre eux. De plus, chaque mesure est spécifique d'un seul biomarqueur, rendant leur application difficile. Enfin, les mesures de biomarqueurs chez les invertébrés sont effectuées sur organisme entier, entraînant une diminution de leur sensibilité via la dilution par la biomasse et la spécificité de réponses à chaque tissu, ne permettant pas de différencier les fonctions physiologiques altérées.
Grâce à un consortium pluridisciplinaire (protéomique, écotoxicologie, modélisation, chimie analytique et réglementation), l'objectif du projet APPROve est de définir, via une étude de cas avec 3 métaux (Ag, Cd, Zn), un cadre formel pour le devenir et les effets de contaminants chez une espèce d’invertébré sentinelle, dans le but d'améliorer le suivi de la qualité des milieux. APPROve a deux objectifs principaux: 1) produire des connaissances sur l'accumulation et le devenir des métaux chez Gammarus fossarum et les réponses moléculaires associées au niveau des organes, ceci afin de proposer des biomarqueurs pertinents, 2) améliorer les outils de diagnostic actuellement disponibles chez G. fossarum via l’utilisation de modèles toxicocinétiques/toxicodynamiques prédictifs.
Par des approches à la pointe (radioéléments et spectrométrie de masse) et innovantes en écotoxicologie, nous ferons avancer les connaissances sur i) la bioaccumulation ainsi que le devenir des métaux et l'identification des organes y jouant un rôle majeur, ii) la physiologie moléculaire de G. fossarum afin de mieux comprendre la toxicité des métaux, pour proposer des biomarqueurs et d'établir des liens avec l’altération des traits d’histoire de vie. La dynamique des 3 métaux dans les différents organes de G. fossarum sera ainsi formalisée par un modèle TK qui tiendra compte de la contribution de différentes voies d’exposition, de la dépendance à la concentration d’exposition et des effets mélange. Les effets physiologiques mesurés seront ensuite reliés aux concentrations internes par un modèle TD de type DEBtox (Dynamic Energy Budget).
Sur la base des résultats de modélisation et de protéomique, les approches de diagnostic actuellement disponibles pour évaluer la contamination et la toxicité des milieux via l’encagement de G. fossarum, seront améliorées et transférées vers la sphère opérationnelle. Via les modèles TKTD, les données disponibles de contamination en métaux dans les gammares encagés seront utilisées pour vérifier la conformité aux normes de qualité environnementales (NQE) dans l'eau et pour prédire le risque toxique potentiel. Enfin et grâce à la capacité de déploiement expérimental de BIOMAE sur le terrain, des valeurs de référence seront définies pour chaque nouveau biomarqueur moléculaire, afin de valider leur utilisation en tant qu'outil pour la biosurveillance des milieux.
Le projet APPROve permettra (i) de développer et calibrer des modèles pour mieux formaliser l'accumulation et le devenir des métaux dans les organismes, (ii) d’améliorer les connaissances en physiologie moléculaire chez une espèce sentinelle, fournissant des données clés sur les organes impliqués dans la toxicité des métaux, (iii) de proposer des valeurs de référence pour de nouveaux biomarqueurs, spécifiques d’un organe d’intérêt et enfin (iv) de montrer l’originalité de coupler les méthodologies proposées pour développer des modèles TKTD et leur utilisation pour construire des outils de diagnostic intégrés (moléculaire et physiologique) pour la surveillance des milieux.