Thèse Variabilité Temporelle des Effets de l'Exposition Embryonnaire du Médaka Japonais Oryzias Latipes aux Eaux de la Frayère de la Grande Alose Alosa Alosa à Golfech Garonne et Conséquences sur H/F - 33

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences et environnements
Laboratoire de recherche : EABX - Écosystèmes aquatiques et changements globaux
Direction de la thèse : Eric ROCHARD ORCID 0000000345187342
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-27T23:59:59

Cette thèse vise à évaluer les effets à long terme d'une exposition embryonnaire à des eaux de rivière potentiellement contaminées en utilisant un dispositif expérimental ex situ (Bancel et al., 2025) et un poisson modèle, le médaka japonais (Oryzias latipes), en combinant des marqueurs morphométriques, physiologiques et comportementaux. Choisi comme espèce modèle, le médaka permet d'évaluer de manière pertinente les risques écotoxicologiques affectant la grande alose (Alosa alosa), espèce migratrice en danger critique d'extinction. D'après Bancel (2025), ces deux espèces présentent une sensibilité similaire face à la toxicité de l'eau de la Garonne, en particulier sur la frayère de Golfech.
Elle s'articule autour de deux axes complémentaires : (1) la caractérisation de la toxicité saisonnière des eaux et (2) l'étude des effets différés de cette exposition précoce sur le développement et la reproduction des individus.
Le premier axe explore la variabilité saisonnière de la toxicité en exposant en conditions contrôlées et en continu des embryons de médaka aux eaux de la frayère de Golfech à différentes périodes de l'année (printemps, été, automne) et à différentes dilutions (25 %, 50 % et 100 %). La survie, le développement des embryons seront suivis tous les jours. Des tests écotoxicologiques normalisés (bioaccumulation et toxicité chez le gammare) et des analyses chimiques ciblées (via échantillonneurs passifs) permettront de caractériser finement la qualité du milieu.
Le second axe se concentre sur les conséquences à long terme de cette exposition durant le développement embryonnaire, en maintenant et suivant les individus jusqu'à l'âge adulte dans des conditions contrôlées et non contaminées. Leur croissance, leur métabolisme (respirométrie), leur comportement (nage, activité) et leur succès reproducteur seront évalués pour identifier des effets sublétaux susceptibles d'altérer la dynamique des populations, notamment chez les espèces migratrices.
En parallèle, des collaborations avec des étudiants en Master enrichiront cette étude via des analyses moléculaires (lipidomique, protéomique et transcriptomique) destinés à évaluer les effets métaboliques de l'exposition. Ces approches complémentaires permettront de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents aux impacts observés. À terme, ces résultats fourniront des données clés pour la gestion environnementale des milieux contaminés, en particulier pour les frayères critiques comme celle de Golfech.

Si la diversité de sensibilités aux contaminants entre espèces et taxons n'est aujourd'hui plus à démontrer (von der Ohe et al., 2004, Malaj et al., 2012), sa prise en compte en biosurveillance active pour le diagnostic de la toxicité des milieux aquatiques reste encore un défi. Chez les espèces animales aquatiques, les travaux menés se sont en effet principalement focalisés sur l'utilisation d'invertébrés, notamment les bivalves (de los Ríos et al., 2016 ; Capello et al., 2017 ; Aguirre-Martínez & Martín-Díaz, 2020) et les crustacés amphipodes ou décapodes (Zubro et al., 2017 ; Gouveia et al., 2017 ; Lopes et al., 2020), sur lesquels de nombreux traits d'histoire de vie et de marqueurs moléculaires sont aujourd'hui mesurés. Concernant les poissons et bien que les connaissances en biologie (moléculaires, physiologiques, comportement, etc.) soient bien plus développées et disponibles que chez les invertébrés, leur utilisation en biosurveillance active reste très limitée (Bancel et al. 2024). Dans la continuité de ce qui se fait en biosurveillance passive, le poisson est principalement utilisé pour le suivi de la contamination chimique et la mesure de marqueurs moléculaires (Delahaut et al., 2019 ; Borcier et al., 2019). Hormis quelques rares travaux disponibles sur l'épinoche (Catteau et al., 2019, 2020), quelques poissons marins, notamment le Flet (Borcier et al., 2019) ou les salmonidés (Bony et al., 2008 ; Marlatt et al., 2016), il n'existe pas d'études ni de méthodologies chez le poisson permettant d'appréhender, dans l'environnement et à l'échelle de l'organisme, l'effet de stress sur des réponses biologiques sensibles et clés dans le maintien des populations telles que le développement embryonnaire, la croissance et/ou la fertilité. Ce constat résulte en grande partie de la difficulté de proposer une stratégie d'encagement pour les oeufs et les jeunes stades de poissons et offrant des conditions optimales pour un développement normal (Bancel et al., 2024).
Pour répondre à la difficulté/impossibilité d'encager certaines espèces/organismes/stades de développement le laboratoire d'écotoxicologie de Lyon développe depuis plusieurs années des méthodes d'exposition ex situ permettant d'assurer une exposition en continu des organismes au milieu à tester, tout en permettant de contrôler des paramètres environnementaux clés pour l'organisme test tels que la température, la lumière et l'oxygène. Ce type de dispositif peut être mis en place en bord de cours d'eau, ce qui permet d'assurer une exposition en continu d'organismes à un milieu dans lequel ils ne peuvent être encagés directement. Concrètement, il s'agit de l'installation d'un laboratoire de terrain, constitué d'un abri modulable alimenté en électricité et en eau à l'intérieur duquel une organisation similaire à celle disponible en laboratoire est mise en place, avec des bains-marie pouvant être thermorégulés, un système d'éclairage permettant de maintenir la photopériode naturelle et un système d'oxygénation.
La thèse de Sarah Bancel, soutenue en 2024, s'est inscrite dans ce contexte, en focalisant notamment sur le rôle possible de la contamination chimique dans le déclin des populations de grande alose. Dans le cadre de ce travail, deux approches ont été développées sur le bassin de la Garonne, où plusieurs espèces de poissons présentent un déclin marqué. La première approche, basée sur les données du suivi de la contamination chimique, a consisté à analyser le risque toxique à l'échelle du bassin via la méthode des PAF (Potentially Affected Fraction of Species). Cette analyse a révélé qu'il pouvait y avoir un risque pour les poissons, en particulier pour les stades précoces, lié notamment à la présence de produits d'hygiène et de soins et de métaux dans les principaux axes fluviaux. La seconde approche a consisté à mettre en place une biosurveillance active ex situ, en conditions environnementales contrôlées, avec deux espèces modèles : le gammare (Gammarus fossarum), crustacé sentinelle, et des embryons de médaka japonais (Oryzias latipes) et des embryons de grande alose (Alosa alosa), une espèce native emblématique dont les populations sont en fort déclin. Sur le plan technique, ces travaux ont permis de faire la preuve de concept que le système ex situ proposé (laboratoire de terrain) est parfaitement opérationnel pour lexposition d'embryons de poissons. Sur le plan scientifique, les expérimentations, réalisées au printemps, ont montré une forte toxicité de l'eau de la Garonne sur les premiers stades de développement de médaka, mais également de grande alose, contrairement au gammare, plus tolérant. Les expositions embryonnaires ont révélé une baisse significative de la survie dans l'eau de la Garonne, ce qui suggère une toxicité préoccupante de l'eau de la Garonne et en particulier au niveau des zones de reproduction.
Ce travail a posé les premières pierres d'une meilleure compréhension de l'impact de la contamination chimique sur les stades précoces de poissons, des stades clés pour le maintien des populations et, plus largement, des écosystèmes aquatiques. Il a mis en lumière le potentiel des approches ex situ basées sur les stades précoces pour évaluer et surveiller la qualité des milieux. Leur sensibilité biologique, couplée à leur rôle déterminant dans le recrutement des populations, en fait des indicateurs à la fois pertinents et écologiquement représentatifs. Ces résultats appellent à aller plus loin : approfondir ces investigations est indispensable pour mieux relier les effets observés à des enjeux populationnels et écosystémiques concrets, et ainsi affiner les outils de diagnostic à visée opérationnelle.
La thèse envisagée aujourd'hui s'inscrit dans un projet plus large avec pour ambition d'améliorer l'évaluation de la qualité chimique et des impacts toxiques des eaux au niveau du bassin Adour-Garonne en analysant les réponses des jeunes stades de poissons au moyen d'expérimentations contrôlées ex situ. L'étude se structure en trois axes : (1) l'évaluation de la qualité des eaux de frayères de la grande alose (Alosa alosa) sur la Dordogne, via une exposition continue des embryons et des tests écotoxicologiques standardisés - un axe qui sera conduit dans le cadre d'un post-doctorat en partenariat avec EDF ; (2) l'étude de la variabilité temporelle des effets de l'exposition embryonnaire du médaka japonais (Oryzias latipes) aux eaux de la frayère de la grande alose (Alosa alosa) à Golfech (Garonne) et des conséquences sur le développement et la reproduction ; (3) la caractérisation spatiale de la qualité des eaux du bassin de la Garonne en amont de Golfech sur plusieurs sites, couplé à des analyses chimiques et toxicologiques. L'ensemble de ce projet bénéficie du soutien financier de l'Agence de l'eau Adour-Garonne et s'inscrit dans une démarche intégrative visant à fournir des indicateurs biologiques pertinents, essentiels pour affiner le diagnostic de la qualité des écosystèmes aquatiques face aux pressions anthropiques croissantes dans un contexte de changement global et, in fine, renforcer leur gestion et leur protection.

Au carrefour de l'écologie des espèces et de l'écotoxicologie, cette thèse s'inscrit dans un projet qui poursuit un double objectif : d'un côté, approfondir nos connaissances en écophysiologie et en éthologie, en étudiant la réponse de jeunes stades de poissons aux pressions combinées du changement global et de la pollution locale ; de l'autre, faire avancer l'ingénierie environnementale en consolidant leur intérêt comme outils de diagnostic et d'aide à la décision pour une gestion plus éclairée et durable des milieux aquatiques.

Objectif 1 - Caractériser la temporalité et l'intensité des effets embryotoxiques des eaux de la frayère de Golfech
Ce premier axe vise à déterminer si la toxicité observée sur la période critique de mai-juin résulte d'apports saisonniers ponctuels en polluants ou si elle persiste tout au long de l'année. Pour ce faire, des embryons de médaka japonais (Oryzias laptipes), choisis pour leur disponibilité et déjà utilisés dans le projet X-situ (thèse de S. Bancel), seront exposés à l'eau de la frayère à différentes périodes, printemps, été et automne. À chaque exposition, la survie et le développement des embryons seront suivis, en comparant les lots témoins et exposés. Afin de tester un éventuel effet dose-réponse, des dilutions de l'eau de la Garonne (25 % et 50 %) seront également réalisées.
En parallèle, une approche écotoxicologique « classique » sera mobilisée pour mieux caractériser la qualité chimique de ces milieux d'intérêt, notamment à travers :
-des tests normalisés de bioaccumulation chez le gammare (NF T90-721),
-des tests de toxicité normalisés disponibles chez le gammare (XP T90-722).
Enfin, des analyses chimiques ciblées seront conduites à partir d'échantillonneurs passifs (POCIS ou équivalent), afin de quantifier précisément les concentrations de contaminants.

Objectif 2 - Évaluer les effets différés des stress multiples
Le second axe porte sur les individus ayant survécu à l'exposition embryonnaire aux eaux de Golfech. L'objectif est d'évaluer les conséquences différées de cette exposition précoce, en conditions non contaminées, à l'aide de marqueurs biologiques, physiologiques et comportementaux.
Après exposition printanière, les larves écloses (exposées ou témoin) seront transférées à la station expérimentale INRAE de Saint-Seurin-sur-l'Isle, où elles seront élevées dans des systèmes ZebTec (Techniplast®). Plusieurs analyses seront menées :
-mesure de la consommation d'oxygène individuelle à l'aide d'un respiromètre Loligo (Microplate system),
-analyse du comportement de nage via le dispositif DanioVision (Noldus®) et le logiciel EthoVision XT,
-suivi de la croissance et dépistage d'éventuelles malformations.
L'élevage sera poursuivi jusqu'à la maturité sexuelle (environ 4 mois) afin d'examiner l'impact potentiel du stress embryonnaire sur la reproduction adulte : succès reproducteur, qualité de la descendance et performance des survivants.