Identification and expression of detoxification genes in freshwater bivalves Unio tumidus and Corbicula fluminea : laboratory and field approaches
Identification et étude de l'expression de gènes de détoxication chez les bivalves d'eau douce Unio tumidus et Corbicula fluminea : approches en laboratoire et en milieu naturel
Résumé
Environmental perturbations can induce genetic, biochemical and physiological changes in exposed organisms. To protect from oxidative stress, bivalves possess defences such as metallothionein (MT), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), selenium-dependent glutathione peroxidase (Se-GPx) and pi class glutathione S-transferase (pi-GST). The aim of this study is to contribute to the understanding of the detoxification mechanisms in the freshwater bivalves Unio tumidus and Corbicula fluminea. Bivalve molluscs are appropriate sentinel species to study the quality of the aquatic environment. They are sedentary, filter-feeding species, bioaccumulating high amounts of environmental micropollutants and can easily be transferred to contaminated areas. The MT coding sequence of Corbicula fluminea and the MT, SOD and CAT coding sequences of Unio tumidus were identified by RT-PCR using degenerated primers. Then, the mRNA expression level of MT, SOD, CAT, Se-GPx and pi-GST was measured in different studies: (i) in bivalves sampled during a 1-year period in order to identify possible seasonal variations of the expression pattern, (ii) in Corbicula fluminea exposed to copper and cadmium, (iii) and in Unio tumidus transplanted in stations located along the Moselle River. Fluctuations of the mRNA level, supposed to correspond to seasonal parameter such as water temperature and reproductive statute, were noted, principally in Unio tumidus. Our results pointed out that MT, SOD, CAT, Se-GPx and GST-pi mRNA expression level could be used as early exposure biomarkers of copper and cadmium exposure in Corbicula fluminea. Variations of gene expression were observed in Unio tumidus, highlighting anthropic impacts on aquatic ecosystem no detected by chemical analysis. Biological approaches appear as essential tools to detect environmental degradations
Les perturbations environnementales peuvent induire des changements au niveau génétique, biochimique et physiologique chez les organismes exposés. Pour faire face à ces perturbations, les bivalves possèdent des défenses antioxydantes telles que la métallothionéine (MT), la superoxide dismutase (SOD), la catalase (CAT), la glutathion peroxidase sélénium dépendante (Se-GPx) et la glutathion S-transférase de classe pi (pi-GST). L'objectif de ce travail est de contribuer à la compréhension des mécanismes de détoxication chez les bivalves d'eau douce Unio tumidus et Corbicula fluminea. Les mollusques bivalves sont largement utilisés comme espèce sentinelle pour étudier la qualité de l'écosystème aquatique. Ce sont des organismes sédentaires, filtreurs, pouvant bioaccumuler une grande quantité de micropolluants environnementaux et qui peuvent être facilement transférés dans des milieux contaminés. La séquence codante de MT de Corbicula fluminea, ainsi que les séquences codantes de MT, SOD et CAT d'Unio tumidus ont été identifiées par RT-PCR en utilisant des amorces dégénérées. L'expression de ces gènes, ainsi que ceux de la Se-GPx et de la GST-pi, a ensuite été étudiée au niveau des ARNm dans différents cas d'études : (i) chez des bivalves prélevés sur une période d'un an dans le but d'identifier une éventuelle variation de l'expression en fonction de la saison, (ii) chez Corbicula fluminea exposée au cuivre et au cadmium, (iii) et chez Unio tumidus transférée au niveau de stations situées le long de la Moselle. Nous avons mis en évidence des variations du niveau d'expression des gènes dues à des paramètres saisonniers tels que la température de l'eau et le cycle de reproduction, principalement chez Unio tumidus. Nos résultats ont montré que les niveaux d'expression des ARNm de MT, SOD, CAT, Se-GPx et GST-pi peuvent être utilisés en tant que biomarqueurs précoces d'exposition au cuivre et au cadmium chez Corbicula fluminea. Des variations d'expression de tous les gènes étudiés ont également été observées chez Unio tumidus, mettant en évidence une anthropisation du milieu aquatique, non détectée par les analyses physicochimiques. Les approches biologiques apparaissent donc comme des outils indispensables à la détection de perturbations environnementales.
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