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Ecotoxicologie intégrative (ECI)

L’équipe ECI a pour objectif de comprendre l’impact des contaminants chimiques d’origine anthropique sur les assemblages biologiques, dans un contexte de réalisme écologique, en considérant notamment les interactions des contaminants entre eux et avec d’autres facteurs de stress.

Pour cela, l’équipe ECI s’appuiera sur les outils développés lors des contrats précédents, notamment en matière de biomarqueurs de (géno)toxicité. L’approche intégrative passera par l’expérimentation en micro-/mésocosmes, dans le but d’appréhender en conditions contrôlées l’impact des contaminants sur des assemblages plurispécifiques, avec l’aide de la modélisation utilisée à des fins prédictives et cognitives. L’équipe ECI aura à cœur d’appuyer sa démarche sur des chantiers d’étudein natura, concernés par des problématiques concrètes de contamination (et concentrant par ailleurs des moyens financiers et humains). La Zone Atelier Pyrénées-Garonne offrira localement cette possibilité. Les travaux initiés en Camargue, concernant l’impact des contaminations environnementales sur les herbiers de zostères, seront poursuivis. L’équipe ECI sera par ailleurs impliquée, au sein d’un consortium franco-équatorien, dans l’étude de l’impact de pollutions par les hydrocarbures et métaux associés sur des cours d’eau amazoniens.

L’originalité de la démarche de l’équipe ECI réside dans la mise en œuvre d’approches complémentaires à différents niveaux d’organisation biologiques pour progresser dans la compréhension des impacts environnementaux liés aux contaminations chimiques.

multiscales

1) Quels sont les mécanismes conditionnant la sensibilité des organismes au stress chimique ?

De nombreuses questions demeurent concernant l’effet combiné des contaminants en mélange, ou en interaction avec d’autres stress environnementaux. Par ailleurs, Les mécanismes d’action de contaminants émergents, tels que certains nanomatériaux manufacturés, sont encore loin d’être totalement élucidés.

L’équipe ECI dispose des compétences et des outils pour appréhender les mécanismes de toxicité liés notamment au stress oxydant, aux dommages causés au matériel génétique, ou encore aux altérations du métabolisme énergétique des organismes. Une attention particulière sera accordée à ce dernier point, dans la mesure où le métabolisme énergétique joue un rôle central dans la survie des organismes et se trouve fortement sollicité en condition de stress pour la mise en place des systèmes de défense. Le rapport coût / bénéfice de la réponse plastique aux stress peut ainsi conditionner la valeur adaptative des individus et la dynamique des populations. Nous utiliserons des outils moléculaires tels que la protéomique et la métabolomique afin d’évaluer les effets sur les organismes de situations de stress complexes (variations de température, cocktails de contaminants...).

Une attention particulière sera portée à la variabilité intraspécifique de la réponse des organismes aux contaminants, à ce jour encore peu étudiée, alors même que la compréhension de son déterminisme est essentielle pour évaluer les potentialités d’accommodation ou d’adaptation face au stress chimique. Nous nous attacherons notamment à distinguer la part de la polluosensibilité (et des traits morpho-anatomiques ou physiologiques associés) expliquée par la plasticité phénotypique des organismes, et celle liée aux différences entre génotypes. La variabilité génétique existant au niveau d’espèces modèles (e.g. Arabidopsis thaliana ; comparaison de mutants à la forme sauvage) sera par ailleurs mise à profit pour comprendre les mécanismes de transfert et les effets de certains nanomatériaux.

 

2) Quel est le rôle des effets directs et indirects des contaminants dans la structuration des communautés biologiques ?

Les impacts des contaminants à l’échelle des organismes / populations, même non létaux, sont susceptibles de modifier la diversité et l’abondance relative des espèces au sein des communautés. Au-delà de ses effets directs, la résultante de la contamination peut être fortement influencée par des effets indirects, liés à la modulation des interactions biotiques (compétition, prédation…) au sein des communautés.

Ces aspects seront notamment étudiés expérimentalement au travers des communautés de microorganismes (diatomées, bactéries…) qui, outre leur importance dans de nombreux processus écosystémiques, permettent des études à des échelles spatiales et temporelles compatibles avec des approches en laboratoire croisant de nombreux facteurs et impliquant un fort niveau de réplication. Ces approches seront replacées dans le cadre théorique de l’écologie des communautés, en nous appuyant notamment sur les modèles conceptuels intégrant les traits de réponse des organismes aux stress et aux perturbations.

Nous appréhenderons également l’impact des contaminants sur les communautés biologiques in situ, dans le cadre des chantiers d’étude in natura dans lesquels l’équipe ECI sera impliquée. Ces approches concerneront notamment les biofilms phototrophes en milieu aquatique, permettant ainsi de faire le lien avec les études expérimentales au laboratoire.

 

3) Quelles sont les conséquences fonctionnelles de la contamination chimique à l’échelle des écosystèmes ?

Les approches in natura permettent potentiellement d’appréhender l’impact d’une contamination sur les fonctions écosystémiques. Toutefois, il est nécessaire pour cela de disposer d’indicateurs de l’intégrité / altération fonctionnelle des écosystèmes.

La complexité de ces systèmes (et/ou des cocktails de contaminants en jeu) nécessite que ces indicateurs soient utilisables dans le cadre d’un aller-retour entre milieu naturel et conditions contrôlées. En outre, la prévision de l’impact de contaminants émergents (tels que les nanomatériaux), offrant par définition peu de possibilités d’étudier des situations de contamination in natura, implique le développement d’outils de bioindication et de compréhension des mécanismes qui soient utilisables au laboratoire ou en mésocosmse.

Nous construirons ces outils de manière à examiner les conséquences fonctionnelles des impacts sur les organismes (micro-organismes, plantes et métazoaires), en termes de processus d’importance écosystémique : les processus de bioturbation, de production primaire et de décomposition de la matière organique.

Composition

Responsable : A. ELGER

L’équipe ECI regroupe 8 (enseignants)-chercheurs, 5 ingénieurs / personnels techniques et 7 doctorants/post-doctorants.

Nom prénom Grade-Tutelle Fonction-Responsabilité
Barret Maïalen MCF INPT  
Elger Arnaud MCF UPS Resp. équipe
Gauthier Laury MCF UPS  
Jean-Dupuy Séverine MCF INPT Membre de la CLAS
Kallerhoff Jean MCF INPT Resp. RI ENSAT
Laplanche Christophe MCF INPT  
Larue Camille CR CNRS  
Pinelli Eric PR INPT Directeur adjoint EcoLab
     
Berseille Olivier TEC INPT  
Mouchet Florence IR CDI CNRS  
Perrault Annie TEC INPT  
Silvestre Jérôme IE INPT

Resp. serre et phytotrons

Assistant de prévention ENSAT Bat A

     
Cadarsi Stéphanie IE CDD  
Durango Juan Doctorant  
Espel Diane Doctorante  
Evariste Lauris Post-doc  
Garacci Marion Doctorante  
Mottier Antoine Post-doc  
Roubeau Eva Doctorante  
     

 

2018

  • Hoang, T.K., Probst, A., Orange, D., Gilbert, F., Elger, A., Kallerhoff, J., Laurent, F., Bassil, S., Duong, T.T. & Gerino M. (2018) Bioturbation effects on bioaccumulation of cadmium in the wetland plant Typha latifolia: A nature-based experiment.Science of the Total Environment 618, 1284-1297.
  • Larue, C., Baratange, C., Flank, A.M., Khodja, H., Surblé, S., Elger, A. & Carrière, M. (2018) Influence of soil type on TiO2 nanoparticle fate in an agro-ecosystem.Science of The Total Environment 630, 609-617.
  • Lassalle, G., Credoz, A., Hédacq, R. Fabre, S., Dubucq, D. & Elger, A. (2018) Assessing soil contamination due to oil and gas production using vegetation hyperspectral reflectance.Environmental Science and Technology 52, 1756-1764.
  • O'Hare, M.T., Aguiar, F.C., Asaeda, T., Bakker, E.S., Chambers, P.A., Clayton, J., Elger, A., Ferreira, T.M., Gross, E.M., Gunn, I.D.M., Gurnell, A.M., Hellsten, S., Hofstra, D.E., Li, W., Mohr, S., Puijalon, S., Szoszkiewicz, K., Willby, N. & Wood K.A. (2018) Plants in aquatic ecosystems: current trends and future directions. Hydrobiologia 812, 1-11.
  • Rafique, R., Zahra, Z., Virk, N., Shahid, M., Pinelli, E., Park, T.J., Kallerhoff, J., Arshad, M. (2018) Dose-dependent physiological responses of Triticum aestivum L. to soil applied TiO 2 nanoparticles: Alterations in chlorophyll content, H2O2 production, and genotoxicity. Agric. Ecosyst. Environ. 255, 95–101.

 

2017

  • Abreu, I., Saéz, Á., Castro-Rodríguez, R., Escudero, V., Rodríguez-Haas, B., Senovilla, M., Larue, C., Grolimund, D., Tejada-Jiménez, M., Imperial, J., González-Guerrero, M. (2017) Medicago truncatula Zinc-Iron Permease6 provides zinc to rhizobia-infected nodule cells. Plant. Cell Environ. 40, 2706–2719.
  • Bour, A., Mouchet, F., Cadarsi, S., Silvestre, J., Baqué, D., Gauthier, L., Pinelli, E. (2017) CeO2 nanoparticle fate in environmental conditions and toxicity on a freshwater predator species: a microcosm study. Environ. Sci. Pollut. Res. 24, 17081–17089.
  • Castillo-Michel, H.A., Larue, C., Pradas del Real, A.E., Cotte, M., Sarret, G. (2017) Practical review on the use of synchrotron based micro- and nano- X-ray fluorescence mapping and X-ray absorption spectroscopy to investigate the interactions between plants and engineered nanomaterials. Plant Physiol. Biochem. 110, 13–32.
  • Comin, F.A., Sánchez-Pérez, J.M., Español, C., Carranza, F., Sauvage, S., Antiguedad, I., Zabaleta, A., Martinez-Santos, M., Gerino, M., Yao, J.M., Bodoque, J.M., Ladera, J., Yela, J.L., Teissier, S., Bernard-Jannin, L., Sun, X., Navarro, E., Pinelli, E., Chamsi, O., Neves, R., Brito, D., Ruiz, E., Uriarte, J., Jiménez, J.J., García, M., Barcos, A., Sorando, R. (2017) Floodplain capacity to depollute water in relation to the structure of biological communities. Ecol. Eng. 103, 301–314.
  • Diepens N., Buffan-Dubau E., Budzinski H., Kallerhoff J. Merlina G. Silvestre J., Auby I. Tapie I. and Elger A. (2017) Toxicity effects of an environmental realistic herbicide mixture on the seagrass Zostera noltei.Environmental Pollution222, 393-403.
  • Ezzariai, A., Barret, M., Merlina, G., Pinelli, E., Hafidi, M. (2017) Evaluation of the antibiotics effects on the physical and chemical parameters during the co-composting of sewage sludge with palm wastes in a bioreactor. Waste Manag. 68, 388–397.
  • Gandar, A., Laffaille, P., Canlet, C., Tremblay-Franco, M., Gautier, R., Perrault, A., Gress, L., Mormède, P., Tapie, N., Budzinski, H., Jean, S. (2017) Adaptive response under multiple stress exposure in fish: From the molecular to individual level.Chemosphere188, 60–72.
  • Gandar, A., Laffaille, P., Marty-Gasset, N., Viala, D., Molette, C., Jean, S. (2017) Proteome response of fish under multiple stress exposure: Effects of pesticide mixtures and temperature increase.Aquat. Toxicol.184, 61–77.
  • Garacci M, Barret M, Mouchet F, Sarrieu C, Lonchambon P, Flahaut E, Gauthier L, Silvestre J, and Pinelli E. (2017) Few Layer Graphene sticking by biofilm of freshwater diatom Nitzschia palea as a mitigation to its ecotoxicity.Carbon113, 139-150.
  • Hansson, S.V., Sonke, J., Galop, D., Bareille, G., Jean, S., Le Roux, G. (2017) Transfer of marine mercury to mountain lakes. Sci Rep. 7:12719.
  • Joachim, S., Roussel, H., Bonzom, J.-M., Thybaud, E., Mebane, C.A., Van den Brink, P., Gauthier, L. (2017) A long-term copper exposure in a freshwater ecosystem using lotic mesocosms: Invertebrate community responses. Environ. Toxicol. Chem. 36, 2698–2714.
  • Lagier, L., Mouchet, F., Laplanche, C., Mottier, A., Cadarsi, S., Evariste, L., Sarrieu, C., Lonchambon, P., Pinelli, E., Flahaut, E., Gauthier, L. (2017) Surface area of carbon-based nanoparticles prevails on dispersion for growth inhibition in amphibians. Carbon N. Y. 119, 72–81.
  • Liné C, Larue C, Flahaut E. (2017) Carbon nanotubes: impacts and behavior in terrestrial ecosystem – A review. Carbon 123, 767-785.
  • Mottier A, Mouchet F, Pinelli E, Gauthier L, Flahaut E (2017) Environmental impact of engineered carbon nanoparticles: from releases to effects on the aquatic biota.Current Opinion in Biotechnology46, 1-6.
  • Sinclair, S.A., Larue, C., Bonk, L., Khan, A., Castillo-Michel, H., Stein, R.J., Grolimund, D., Begerow, D., Neumann, U., Haydon, M.J., Krämer, U. (2017) Etiolated Seedling Development Requires Repression of Photomorphogenesis by a Small Cell-Wall-Derived Dark Signal. Curr. Biol. 27, 3403–3418.e7.

Chapitre de livre :

  • Gauthier L and Mouchet F. (2017) Genotoxicity in urodele amphibians Pleurodeles waltl and Ambystoma mexicanum (Lissamphibia, Caudata) exposed to freshwater pollutants: a historical view. In Ecotoxicology and Genotoxicology: Non-traditional Aquatic Models, Issues in Toxicology. Chapt 15. Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK,  Ed. Marcelo L. Larramendy, pp 347-370

 

2016

  • Arshad M, Merlina G, Uzu G, Sobanska S, Sarret G, Dumat C, Silvestre J, Pinelli E, Kallerhoff J. (2016) Phytoavailability of lead altered by two Pelargonium cultivars grown on contrasting lead-spiked soils. Journal of Soils and Sediments 16 (2), 581-591.
  • Austruy, A., Laplanche, C., Mombo, S., Dumat, C., Deola, F., Gers, C. (2016) Ecological changes in historically polluted soils: Metal(loid) bioaccumulation in microarthropods and their impact on community structure. Geoderma 271, 181–190.
  • Bour A, Mouchet F, Cadarsi S, Silvestre J, Baqué D, Chauvet E, Bonzom JM, Pagnout C, Clivot H, Gauthier L, Pinelli E. (2016) Impact of CeO2 nanoparticles on the functions of freshwater ecosystems: a microcosm study. Environmental Science-Nano 3,  830-838.
  • Bour A, Mouchet F, Cadarsi S, Silvestre J, Verneuil L, Baqué D, Chauvet E, Bonzom JM, Pagnout C, Clivot H, Fourquaux I, Tella M, Auffan M, Gauthier L, Pinelli E. (2016) Toxicity of CeO2 nanoparticles on a freshwater experimental trophic chain: A study in environmentally relevant conditions through the use of mesocosms. Nanotoxicology 10 (2), 245-255.
  • Devault, D.A., Laplanche, C., Pascaline, H., Bristeau, S., Mouvet, C., Macarie, H. (2016) Natural transformation of chlordecone into 5b-hydrochlordecone in French West Indies soils: statistical evidence for investigating long-term persistence of organic pollutants. Environ. Sci. Pollut. Res. 23, 81–97.
  • El Azzi, D., Probst, J.L., Teisserenc, R., Merlina, G., Baqué, D., Julien, F., Payre-Suc, V., Guiresse, M. (2016) Trace Element and Pesticide Dynamics During a Flood Event in the Save Agricultural Watershed: Soil-River Transfer Pathways and Controlling Factors. Water, Air, Soil Pollut. 227, 442.
  • Gandar, A., Jean, S., Canal, J., Marty-Gasset, N., Gilbert, F., Laffaille, P. (2016) Multistress effects on goldfish (Carassius auratus) behavior and metabolism.Environ. Sci. Pollut. Res.23, 3184–3194.
  • Larue, C., Castillo-Michel, H., Stein, R.J., Fayard, B., Pouyet, E., Villanova, J., Magnin, V., Pradas del Real, A.-E., Trcera, N., Legros, S., Sorieul, S., Sarret, G. (2016) Innovative combination of spectroscopic techniques to reveal nanoparticle fate in a crop plant. Spectrochim. Acta Part B At. Spectrosc. 119, 17–24.
  • Mombo, S., Schreck, E., Dumat, C., Laplanche, C., Pierart, A., Longchamp, M., Besson, P., Castrec-Rouelle, M. (2016) Bioaccessibility of selenium after human ingestion in relation to its chemical species and compartmentalization in maize. Environ. Geochem. Health 38, 869–883.
  • Mottier A, Mouchet F, Laplanche C, Cadarsi S, Lagier L, León V, Vázquez E, Sarrieu C, Pinelli E, Gauthier L, Flahaut E (2016). Surface Area of Carbon Nanoparticles: A Dose Metric for a More Realistic Ecotoxicological Assessment. Nano letters 16 (6), 3514-3518.
  • Mouchet F, Gancet C, Flahaut E, Pinelli E, Boutonnet JC, Gauthier L. (2016). International standardized procedures for in vivo evaluation of multi-walled carbon nanotube toxicity in water. Toxicological & Environmental Chemistry, 1-19,
  • Muzi L, Mouchet F, Cadarsi S, Janowska I, Russier J, Ménard-Moyon C, Risuleo G, Soula B,Galibert AM, Flahaut E, Pinelli E, Gauthier G, Bianco A. (2016). Examining the impact of multi-layer graphene using cellular and amphibian models. 2D Materials. 3 (2), doi:10.1088/2053-1583/3/2/025009
  • Olsen, L.I., Hansen, T.H., Larue, C., Østerberg, J.T., Hoffmann, R.D., Liesche, J., Krämer, U., Surblé, S., Cadarsi, S., Samson, V.A., Grolimund, D., Husted, S., Palmgren, M. (2016) Mother-plant-mediated pumping of zinc into the developing seed. Nat. Plants 2, 16036.
  • Xiong, T., Dumat, C., Pierart, A., Shahid, M., Kang, Y., Li, N., Bertoni, G., Laplanche, C. (2016) Measurement of metal bioaccessibility in vegetables to improve human exposure assessments: field study of soil–plant–atmosphere transfers in urban areas, South China. Environ. Geochem. Health 38, 1283–1301.

Chapitre de livre :

  • Shahid M, Ahmad A, Khalid S, Faiq Siddique H, Saeed M.F, Ashraf M.R, Sabir M, Niazi N.K, Bilal M, Naqvi S.T.A, Bibi I and Pinelli E. (2016) Pesticides Pollution in Agricultural Soils of Pakistan.In Soil Science: Agricultural and Environmental Prospectives, pp 199-229. Springer International Publishing.

 

2015

  • Barret, M., Gagnon, N., Morissette, B., Kalmokoff, M., Topp, E., Brooks, S. P. J., Matias, F., Neufeld, J., & Talbot, G. (2015). Phylogenetic identification of methanogens assimilating acetate-derived carbon in dairy and swine manures. Systematic and Applied Microbiology 38, 56-66.
  • Bour A, Mouchet F, Silvestre J, Gauthier L, Pinelli E. (2015) Approaches for integrated toxicity studies on nanoparticles: a review.Journal of Hazardous Material. 283, 764-777.
  • Bour A, Mouchet F, Verneuil L, Evariste L, Silvestre J, Pinelli E, Gauthier L. (2015) Toxicity of ceo2 nanoparticles at different trophic levels – effects on diatoms, chironomids and amphibians.Chemosphere. 120, 230-236.
  • Bourdiol, F., Dubuc, D., Grenier, K., Mouchet, F., Gauthier, L., Flahaut, E. (2015) Quantitative detection of carbon nanotubes in biological samples by an original method based on microwave permittivity measurements. Carbon N. Y. 81, 535–545.
  • Cotelle S, Dhyèvre A, Muller S, Chenon P, Manier M, Pandard P, Echairi A, Silvestre J, Guiresse M, Pinelli E, Giorgetti L, Barbafieri M, Silva V, Engel F, Radetski CM. (2015). Soil genotoxicity assessment—results of an interlaboratory study on the Vicia micronucleus assay in the context of ISO standardization.Environmental Science and Pollution Research22 (2), 988-995.
  • El Fels L, El Ouaqoudi FZ, Lemee L, Winterton P, Merlina G, Ouhdouch Y, Pinelli E, Ambles A, Hafidi A. (2015) Identification and assay of microbial fatty acids during co-composting of active sewage sludge with palm waste by TMAH-thermochemolysis coupled with GC-MS. Chemistry and Ecology31 (1), 64-76.
  • El Fels L, Hafidi M, Silvestre J, Kallerhoff J, Merlina G, Pinelli E. (2015) Efficiency of co-composting process to remove genotoxicity from sewage sludge contaminated with hexavalent chromium.  Ecological Engineering82, 355-360.
  • El Hajjouji H, El Fels L, Pinelli E,  Barje F, El Aslid A, Merlina G and Hafidi M. (2015) Evaluation of an aerobic treatment for olive mill waste water detoxification. Environmental Technology. 35 (24), 3052-3059
  • Elouaqoudi, F.Z., El Fels, L., Amir, S., Merlina, G., Meddich, A., Lemee, L., Ambles, A., Hafidi, M. (2015) Lipid signature of the microbial community structure during composting of date palm waste alone or mixed with couch grass clippings. Int. Biodeterior. Biodegradation 97, 75–84.
  • Laplanche, C., Marques, T.A., Thomas, L. (2015) Tracking marine mammals in 3D using electronic tag data. Methods Ecol. Evol. 6, 987–996.
  • Mouchet, F., Teaniniuraitemoana, V., Baudrimont, M., Daffe, G., Gauthier, L., Gonzalez, P. (2015) Recovery capabilities of Xenopus laevis after exposure to Cadmium and Zinc. Chemosphere 139, 117–125.
  • Pourrut B, Pinelli E, Mendiola VC, Silvestre J, Douay F. Recommendations for increasing alkaline comet assay reliability in plants. (2015)Mutagenesis30 (1), 37-43.
  • Shahid M, Dumat C, Pourrut B, Abbas G, Shahid N, Pinelli E. (2015) Role of metal speciation in lead-induced oxidative stress to Vicia faba roots. Russian Journal of Plant Physiology 62 (4), 448-454.
  • Smulders, S., Larue, C., Sarret, G., Castillo-Michel, H., Vanoirbeek, J., Hoet, P.H.M. (2015) Lung distribution, quantification, co-localization and speciation of silver nanoparticles after lung exposure in mice. Toxicol. Lett. 238, 1–6.
  • Verneuil L, Silvestre J, Mouchet F, Flahaut E, Boutonnet JC, Bourdiol F, Tifania Bortolamiol T, Baqué D, Gauthier L, Pinelli E. (2015) Multi-walled carbon nanotubes, natural organic matter, and the benthic diatom Nitzschia palea:“A sticky story”.Nanotoxicology9 (2), 219-229.
  • Verneuil L, Silvestre J, Randrianjatovo I, Marcato-Romain CE, Girbal-Neuhauser E, Mouchet F, Flahaut E, Gauthier L, Pinelli E. (2015) Double walled carbon nanotubes promote the overproduction of extracellular protein-like polymers in Nitzschia palea: An adhesive response for an adaptive issue. Carbon 88, 113-125.
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