Vincent FERNANDES

          L’évaluation de l’impact des pesticides sur l’environnement passe essentiellement par des mesures chimiques visant à détecter et à quantifier les résidus de pesticides et de leurs métabolites dans les différents compartiments de l’environnement. Ces données donnent un aperçu de l’état des milieux mais ne permettent pas de prédire l’impact produit, par la contamination de xénobiotiques, sur les composantes biologiques de l’environnement.
          La toxicologie qui étudie les composés toxiques et leurs effets sur les organismes se base sur la caractérisation d’un xénobiotique, de son mode d’action sur les organismes et sur l’évaluation du risque qui lui est associé. Sur le plan expérimental, elle ne peut s’intéresser qu’à un nombre réduit de gènes, de protéines ou de métabolites dans une même analyse. Cependant, déterminer les mécanismes biologiques qui permettent de répondre à une perturbation, est la clé pour étudier la réponse d’un organisme à un stress donné. Il existe donc une limite à l’utilisation d’analyses de toxicologie souvent trop ciblée pour évaluer l’impact des pesticides sur l’environnement. Il est possible de s’intéresser à une approche plus globale. Les approches « omiques » représentent une bonne alternative pour évaluer les dommages et mesurer la réponse des organismes soumis à des stress. Des modifications dans le transcriptome, le protéome ou le métabolome d’un organisme peuvent permettre de mettre en évidence un (ou de) potentiel(s) biomarqueur(s) d’exposition à un xénobiotique. Ces techniques dites « haut débit » permettent donc d’avoir une vue plus complète de la réponse de l’organisme et définissent une nouvelle branche de la toxicologie, dite « toxicomique ».
          Les approches analytiques mises en œuvre actuellement sont fondées sur l’utilisation de méthodes extrêmement performantes mais lourdes et coûteuses. Si ces méthodes permettent de réaliser des photographies ponctuelles et locales des niveaux de contamination, elles s’avèrent inadaptées à des contrôles de routine. On cherche à développer des méthodologies analytiques alternatives basées sur des technologies « omiques » permettant d'envisager une approche biomarqueurs de l'exposition aux pesticides. Il ne s'agit plus de quantifier des résidus mais de mesurer une exposition des différents maillons d’une chaîne trophique ou d’une chaîne de production alimentaire.  A partir de banques de réponses transcriptomiques et/ou métaboliques obtenues dans des conditions contrôlées cas / témoin de contamination, il est possible de détecter des signatures révélatrices d’une exposition.
          Ce projet de thèse fait suite aux travaux de postdoctorat menés par Kevin Hidalgo dans le cadre du CPER « Symbiose » ayant pour objectif le développement d’outils toxicomiques permettant de détecter et de suivre l’exposition aux pesticides le long d’un continuum de production alimentaire figuré et réduit à la production (un continuum de production alimentaire se fait en cinq temps : production, transformation, distribution, consommation, gestion et valorisation des déchets).
A ce continuum sont associés deux groupes d’organismes qui sont les sentinelles de l’environnement et les auxiliaires des écosystèmes. Les sentinelles de l’environnement sont des organismes qui témoignent de la perturbation sans être impliqués dans le continuum de production. Ils peuvent être représentés par des eucaryotes unicellulaires, des arthropodes ou des plantes par exemple. Les auxiliaires des écosystèmes, comme Apis mellifera ou les bactéries et champignons du sol par exemple, vont avoir un rôle actif dans ce continuum via des fonctions essentielles à la production comme la pollinisation ou le recyclage de la matière organique. La perturbation de ces organismes va donc avoir un impact sur la production et/ou sur l’écosystème.
          Le but de ce projet de thèse est de mettre en évidence de nouveaux biomarqueurs d’exposition ou d’effet de produits phytosanitaires (essentiellement des insecticides de la famille des pyréthrinoïdes) sur différents organismes modèles issus de l’environnement (sentinelles et/ou auxiliaires) par des approches « haut débit ». Ce projet a également pour objectif de promouvoir et d’optimiser une approche « omique » utilisée récemment dans le domaine de la toxicologie : la volatolomique (étude de la fraction volatile du métabolome). Trois grands objectifs structurent cette thèse :

• recherche de composés volatils marqueurs de l’exposition aux pesticides chez Paramecium tetraurelia et Apis mellifera
• recherche de biomarqueurs volatils intraspécifiques chez Pseudomonas fluorescens exposé aux insecticides pyréthrinoïdes
• le gène tspo, un biomarqueur pertinent de l’exposition aux insecticides pyréthrinoïdes ?