Chroco : Chronologie des effets et des réactions face à un stress toxique, de la réponse omique à apicale – Chroco

Le projet Chroco propose d'investiguer simultanément les deux dimensions d'une exposition toxique, à savoir la concentration et le temps. Les impacts de la contamination seront caractérisés depuis le niveau moléculaire jusqu'aux effets apicaux, avec des observations approfondies car contextualisées par l'intensité de l'exposition et sa durée. Le projet répondra aux questions suivantes : les changements temps- et dose-dépendants du transcriptome (représentant le niveau moléculaire) i) sont-ils reliés, en termes de mode d'action, aux effets observés sur le budget énergétique des organismes (représentant le niveau apical) ? peuvent-ils être considérés comme des indicateurs précoces des dommages relatifs aux réponses apicales et de leur conséquences sur la dynamique de population ? démontrent-ils des capacités d'adaptation physiologique des organismes ?

Le projet Chroco s'appuie sur deux principales hypothèses. (1) L'expression des gènes est dynamique et un temps d'observation ciblé influencera toute mesure transcriptomique/protéomique, puisque certains gènes ou voies inactives seront manquées. (2) Au-delà des évènements moléculaires directement induits par l'exposition à un contaminant, une réponse moléculaire orchestrée sera également induite pour faire face aux perturbations. Ces processus de régulation, impliqués dans la maintenance de l'homéostasie par les organismes placés dans un environnement changeant, vont s'appuyer notamment sur les voies de signalisation cellulaire qui permettent de réguler le compromis énergétique entre les principales fonctions métaboliques que sont la croissance, la reproduction, l'immunité ou la réponse globale au stress. Par conséquence, la réponse transcriptionnelle globale observée à un temps donné reflète à la fois les impacts directs du contaminant et les processus de régulation ayant pour but de maintenir ou restaurer une homéostasie physiologique globale.

Le projet Chroco travaillera, comme cas d'étude, sur Daphnia magna exposée au composé perturbateur endocrinien di-n-butyle phtalate (DBP). D. magna est une espèce modèle en écotoxicologie, dont le génome est séquencé et dont la physiologie est bien connue. Le DBP est un ester d'acide phtalique (phtalate) utilisé comme plastifiant, et un des phtalates le plus fréquemment détecté et le plus abondant dans les eaux de surface.

La première originalité du projet est l'étude, à la fois en fonction du temps et de la concentration d'exposition, des réponses de D. magna au DBP, du niveau transcriptomique jusqu'aux répercussions sur les traits d'histoire de vie et la dynamique de population, avec également des mesures intermédiaires ciblées pour valider les mécanismes sous-jacents. Ainsi, nous dissèquerons la chronologie/"dosologie" des effets d'un composé perturbateur métabolique chez un modèle crustacé avec une profondeur sans précédent. Ces investigations requerront des développements en termes de modélisation, et la seconde originalité du projet Chroco est de s'attaquer au challenge de construire un outil statistique pour modéliser finement les relations concentration-réponse et temps-réponse de données omiques à haut-débit.

Les résultats attendus incluent (1) la production de connaissances originales, (2) le développement et la mise à disposition d'un outil logiciel open source d'analyse de données, et (3) des informations sur le passage des effets aigus aux effets chroniques, ce qui est essentiel pour l'évaluation des risques environnementaux. Ainsi, le projet apportera une preuve de concept quant à l'utilisation de données omiques dans un contexte réglementaire et à l'intégration de la dimension temporelle dans les approches "Adverse Outcome Pathways", ou voies d'effets néfastes en français.