Thèse Rôle des Obésogènes et des Perturbateurs Endocriniens dans le Déclin des Populations d'Amphibiens H/F - 38

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : CSV- Chimie et Sciences du Vivant
Laboratoire de recherche : Laboratoire d'ECologie Alpine
Direction de la thèse : Stéphane REYNAUD ORCID 0000000302480602
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-09T23:59:59

Des études récentes suggèrent que les effets métaboliques transgénérationnels induits par les perturbateurs endocriniens (PE) sont des facteurs impliqués dans le déclin des populations d'amphibiens en altérant la fitness des animaux. Cependant, plusieurs questions se posent : Comment les PE obésogènes agissent chez les amphibiens ? Quelles sont leurs effets sur les autres axes endocriniens ? Quel parent transmet l'effet à la descendance ? Les désordres métaboliques transgénérationnels sont-ils épigénétiques ou liés à une diminution des réserves dans les oeufs affectant ainsi le métabolisme de la descendance ? Dans quelle mesure les retards des traits d'histoire de vie de la progéniture peuvent-ils compromettre le maintien démographique des populations d'amphibiens. Ce projet répondra à ces questions en étudiant les effets d'une mixture de 6 PE à concentrations environnementales sur 3 générations de X. tropicalis (F0 exposée, F1/F2 non exposées). La génération parentale F0 de xénopes a déjà été exposée au mélange pendant 12 mois, du stade gastrula (2 jours) au stade adulte mature, et les effets de cette exposition directe ont été suivis et montrent une perturbation du métabolisme et du comportement reproducteur pour les animaux contaminés. Cette demande d'ADR concerne l'évaluation de la transmission de ces effets sur les générations F1 et F2 non exposées. Afin de comprendre la contribution précise de chaque sexe dans la transmission des désordres métaboliques, plusieurs modalités d'accouplement ont été réalisées (mères non exposées avec pères non exposés, mères exposées avec pères non exposés, mères non exposées avec pères exposés et mères exposées avec pères exposés), aboutissant à 4 lignées F1 puis F2. Les effets sur cette descendance seront évalués chaque génération par l'étude du développement, des effets reproducteurs, des perturbations métaboliques et de l'héritage transgénérationnel. Enfin, des modèles de population structurés par étapes seront construits sur la base des paramètres de développement et de reproduction enregistrés afin d'évaluer les impacts démographiques potentiels de l'exposition aux PE. Ce projet permettra d'identifier des biomarqueurs précoces potentiels de perturbation métabolique qui seront applicables à différentes espèces d'amphibiens vivant dans des écosystèmes pollués. La recherche proposée soutiendra l'élaboration de politiques et de lignes directrices qui guideront la conservation des populations d'amphibiens et la gestion des PE

Au cours des dernières décennies, les populations d'amphibiens présents dans les zones humides ont connu un déclin spectaculaire au niveau mondial. En plus des facteurs bien décrits (fragmentation et perte d'habitat, maladies infectieuses émergentes...), plusieurs études suggèrent que la pollution des zones humides par les perturbateurs endocriniens (PE) est également un facteur clé qui altère la santé des amphibiens dans le cadre de l'anthropisation croissante de leurs habitats. Les PE agissent sur des voies hormonales interdépendantes souvent réduites à l'axe oestrogènes-androgènes-thyroïde et stéroïdogenèse (EATS). Cependant, des résultats récents suggèrent que les PE pourraient également être impliqués dans des troubles métaboliques. Les interrelations entre les axes endocriniens tels que l'axe thyroïdien et l'axe reproducteur ou l'axe métabolique et l'axe de la stéroïdogenèse aux premières périodes du développement peuvent entraîner des défauts d'organogenèse et de différenciation gonadique. La première preuve de l'impact des PE sur le métabolisme des grenouilles a été démontrée chez le xénope tropicalis (S. tropicalis) par notre équipe après une exposition aiguë à deux PE, le triclosan (TCS) et le benzo[a]pyrène (BaP). Plus récemment, trois expositions indépendantes et contrôlées de xénopes tout au long de leur cycle de vie à ces deux PE, seuls ou en mélange à des concentrations environnementales, ont induit un syndrome métabolique caractérisé par un état de pré-diabète. Les animaux exposés ont produit une progéniture qui s'est métamorphosée plus tard, était plus petite et plus légère à la métamorphose, et avait un succès reproducteur réduit à l'âge adulte. Ces observations établissent donc un lien entre les troubles métaboliques induits par les PE et le déclin supposé des populations d'amphibiens et ouvrent la question de la capacité des populations à compenser démographiquement ces effets retardés des PE sur les traits d'histoire de vie. Il est intéressant de noter que les effets métaboliques observés chez les géniteurs F0 (syndrome métabolique) ont été transmis à la descendance F1 et F2, suggérant des impacts multi- et transgénérationnels. Ces effets multigénérationnels ont été associés à une diminution des taux de lipides dans les oeufs, mais des modifications épigénétiques de l'ADN pourraient également intervenir. Dans l'ensemble, ces études démontrent que les PE peuvent être considérés comme un facteur contribuant directement au déclin des populations d'amphibiens en raison de la perturbation du métabolisme énergétique. Cependant, plusieurs questions restent à explorer : i) Comment les PE obésogènes agissent-ils chez les grenouilles ? ii) Quels sont les effets des obésogènes sur les autres axes hormonaux (EATS ) ? iii) Quel parent transmet les troubles métaboliques à la progéniture ? iv) Les désordres métaboliques transgénérationnels dépendent-ils de modifications épigénétiques ou sont-ils liés à une diminution des réserves dans les oeufs, affectant ainsi le métabolisme de la progéniture tout au long de la vie ? v) Dans quelle mesure les effets retardés sur les traits d'histoire de vie chez la progéniture peuvent-ils compromettre le maintien démographique des populations d'amphibiens ?
Afin de répondre à ces questions, ce projet de thèse vise à comprendre l'impact précis d'un mélange de six PE à des concentrations environnementales sur S. tropicalis. Les PE ont été choisis pour leur capacité à perturber le métabolisme à différents points clés et pour leur présence connue en mélange dans l'eau douce. Le but de ce projet n'est pas de caractériser quel composé du mélange apporte quel effet particulier, mais d'évaluer la réponse intégrative des organismes soumis à ce mélange et de déterminer si une perturbation du métabolisme à différents niveaux peut compromettre la viabilité des populations d'amphibiens. Une telle analyse intégrative des effets combinés de mélanges environnementaux réalistes est tout à fait conforme à la directive européenne sur l'évaluation des risques environnementaux (ERA) . Les effets de ce mélange sont étudiés sur 3 générations. La génération parentale F0 de xénopes a déjà été exposée au mélange pendant 12 mois, du stade gastrula (2 jours) au stade adulte mature, et les effets de cette exposition directe ont été suivis et montrent une perturbation du métabolisme et du comportement reproducteur pour les animaux contaminés. Cette demande de thèse concerne l'évaluation de la transmission de ces effets sur les générations F1 et F2 non exposées. Afin de comprendre la contribution précise de chaque sexe sur le développement des désordres métaboliques, plusieurs modalités d'accouplement seront réalisées (voir méthodes).

> Exposition des xénopes à un mélange environnemental de PE et accouplements (déjà réalisé)
Les xénopes ont été exposés à un mélange de PE (tributylétain, di-2-éthylhexyl phthalate, polybromodiphényle éther 47, triclosan, benzo[a]pyrene, et 4,4'-dichlorodiphényldichloroéthylène) du stade de la gastrula (stade 10 de Nieuwkoop et Faber) au stade adulte pendant une génération (F0). Les concentrations d'exposition sont celles des normes de qualité environnementales (NQE) de chaque PE. A la fin de l'exposition, les xénopes F0 ont été accouplés selon quatre modalités permettant d'étudier la part de chaque sexe dans la transmission du phénotype : i) mâles exposés accouplés à des femelles exposées, ii) mâles exposés accouplés à des femelles non exposées, iii) mâles non exposés accouplés à des femelles exposées, iiii) mâles non exposés accouplés à des femelles non exposées, conduisant à quatre lignées différentes. L'accouplement a été réalisé par fécondation in vitro d'ovules afin de contrôler tous les paramètres associés. Chaque lignée sera étudiée pendant deux générations (F1 et F2) sans aucune pression polluante. A chaque génération, les individus issus de la même paire d'accouplement à la génération précédente ne seront pas accouplés afin de limiter la consanguinité. Nous en sommes aujourd'hui à la génération F2 au stade métamorphique.

> Effets sur le développement et la reproduction liés à l'exposition parentale au mélange de PE.
Pour chaque lignée de chaque génération (F1 et F2), la mortalité de l'éclosion à la métamorphose, la taille et la masse à la métamorphose, l'âge à la métamorphose, la taille et masse à la maturité sexuelle, l'âge à la maturité sexuelle sont mesurés pour les mâles et les femelles ainsi que la sex-ratio. (Ces mesures ont été faites pour F1 et sont en cours pour F2. L'analyse des données issues des mesures F1 seront réalisées par le/la doctorant(e) en même temps que celle de la génération F2.) La fonction reproductive sera évaluée pour chaque lignée de chaque génération (F1 et F2) par mesure des concentrations des hormones et des protéines clés dans le sang (la testostérone, la dihydrotestostérone, oestradiol, progestérone et vitellogénine) par ELISA. Les perturbations structurelles et histologiques potentielles des testicules et des ovaires seront étudiées ainsi que l'allocation d'énergie pour la reproduction en mesurant les principales classes de lipides (cholestérol, triglycérides, acides gras, phospholipides, etc.) dans les extraits d'oeufs par spectroscopie à résonance magnétique nucléaire (RMN) 1H. Enfin, la production d'oeufs et le taux de fécondation seront mesurés comme un indicateur du succès de la reproduction. Le comportement reproducteur sera évalué par la mise en place de reproduction semi-naturelles. (Les tests du comportement reproducteur des F1 sont en cours et l'analyse des vidéos associées sera faite par le/la doctorant(e) en même temps que celle des F2 dont il/elle réalisera les mesures en première année de thèse.)

> Fonction métabolique
La fonction métabolique sera évaluée pour chaque lignée de chaque génération (F1 et F2) chez les mâles et les femelles. La perturbation du métabolisme du glucose sera étudiée par des tests de tolérance au glucose et de résistance à l'insuline. Ces mesures ont été faites pour F1. L'analyse des données issues des mesures chez F1 seront réalisées par le/la doctorant(e) en même temps que celles issues des tests sur F2 qu'il/elle réalisera. En parallèle, les concentrations sanguines et le contenu du pancréas en insuline seront mesurés par ELISA et immunohistochimie après une période de jeûne ou après une stimulation au glucose. Les perturbations histologiques potentielles du foie et du pancréas seront également évaluées. Le profil métabolique du foie sera évalué par spectroscopie RMN 1H et par spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS). En parallèle, une étude du transcriptome par RNA-seq sera utilisé pour identifier les gènes différentiellement transcrits dans le foie de mâles et de femelles adultes

> Héritage transgénérationnel
La transmission des impacts du mélange de PE par un mécanisme épigénétique sera étudiée par immunoprécipitation d'ADN méthylé combinée à un séquençage à haut débit (MeDIP-seq) dans les testicules et les ovaires. Pour comprendre la transmission des effets à la génération F1, les mesures seront réalisées sur les gonades des animaux de la génération F0. Pour comprendre la transmission des effets à la génération F2, les mesures seront réalisées sur les gonades des animaux de la génération F1. Les données obtenues à partir de Medipseq seront étudiées pour mettre en évidence l'héritage transgénérationnel de la susceptibilité aux troubles métaboliques. L'héritage transgénérationnel des troubles métaboliques sera également évalué par des mesures de la réserve ovocytaire F0 et F1 (WP2) comme suggéré dans une étude précédente de notre équipe.