Me moires Kestemont 2015 - WebCampus
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Ecotoxicologie en milieu tropical Sujet 1 – Perturbations endocrines induites par la lamipride, un insecticide à base d’acétamipride et de lambda cyhalothrine chez les poissons Clarias gariepinus et Oreochromis niloticus exposés à des doses chroniques Promoteur : Patrick KESTEMONT, Co-­‐promoteur : Ibrahim IMOROU TOKO Encadrement scientifique : Robert MANDIKI, Léa GUEDEGBA Contexte scientifique Au Bénin, la production de coton constitue la première activité agricole et le produit d’exportation majeur. Les pesticides jouent un rôle majeur dans le traitement phytosanitaire du cotonnier. L’utilisation de ces produits chimiques en général et des insecticides en particulier cause d’énormes problèmes environnementaux par la contamination des différents compartiments de l’environnement, à savoir l’eau, l’air et le sol, rendant vulnérables les espèces qui y vivent. De tous les compartiments, le milieu aquatique est le plus exposé à l’effet de ces produits chimiques. D’où la nécessité d’étudier l’impact de ces produits chimiques sur les poissons qui constituent une importante source de protéines pour l’alimentation des populations locales. Objectifs Evaluer, en milieu contrôlé, l’effet de la lamipride, un insecticide utilisé en production cotonnière au Bénin sur deux espèces locales de poissons grâce à la mesure d’un certain nombre de biomarqueurs de reproduction. Spécifiquement, il s’agira dans un premier temps de déterminer la dose létale aiguë (CL5096h) du produit, puis de mesurer la réponse endocrine des poissons exposés à des doses chroniques (1/10ème et 1/100ème de la dose aiguë). L’étude sera complétée par une détermination des altérations histopathologiques des gonades et du foie. Méthodologie : - Contamination des poissons à des doses aigues et détermination de la CL5096h, - Contamination des poissons à des doses chroniques (2 mois), - Prélèvements des différents organes et dosage des marqueurs de contamination. Méthodes de dosages : Radioimmunoassay pour la détermination des profils stéroïdiens, ELISA pour le dosage de la vitellogénine, histologie des gonades et du foie et interprétation histopathologique. Analyse des contaminants par GC-­‐MS. Mémoire réalisé dans le cadre du projet PRD Aquatox Bénin (ARES-­‐CCD). Collaboration avec l’Université de Parakou (Nord Bénin), l’Université de Liège (Profs B. Schiffers, ML Scippo et T. Jauniaux) et l’INERIS (France). Expérimentation dans les structures expérimentales de l’Université de Parakou, analyses endocrinologiques à l’URBE (UNamur), dosage des contaminants par GC-­‐MS à l’ULG et dosage ELISA de la VTG à l’INERIS. Possibilité de financement du voyage et du séjour par l’ARES-­‐CCD. Ecotoxicologie en milieu tropical Sujet 2 – Effets comparés de l’acétamipride, un néonicotinoïde, et de la lambda cyhalothrine, un pyréthrinoïde, sur l’immunité des juvéniles de Clarias gariepinus et Oreochromis niloticus exposés à des doses chroniques. Promoteur : Patrick KESTEMONT, Co-­‐promoteur : Ibrahim IMOROU TOKO Encadrement scientifique : Robert MANDIKI, Léa GUEDEGBA Contexte scientifique Au Bénin, plusieurs types d’insecticides sont utilisés dans le but d’améliorer le rendement et de lutter efficacement contre les ravageurs du cotonnier qui développent des résistances face à certains produits chimiques. Les matières actives qui composent ces insecticides sont de nature diverse avec des modes d’action variant d’une famille à une autre. La détermination de l’impact de chacune de ces matières actives sur les écosystèmes en général et sur les milieux aquatiques en particulier est nécessaire afin de préserver la biodiversité aquatique et la capacité de ces milieux à servir de zone de production piscicole. Objectifs L’objectif de ce travail consistera à mesurer l’impact de la lambda cyhalothrine et de l’acétamipride, deux matières actives qui composent les insecticides utilisés dans la production cotonnière au Bénin, sur des juvéniles de Clarias gariepinus et Oreochromis niloticus. Spécifiquement, il s’agira de : - Contaminer des juvéniles de ces deux espèces en conditions contrôlées - Déterminer la toxicité aigüe de chaque matière active (CL5096h) - Mesurer, sur la base de biomarqueurs immunologiques, l’effet de chacune des matières actives sur le statut immunitaire des deux espèces poissons suite à une exposition chronique (1/10ème et 1/100ème de la dose aiguë), Techniques utilisées : Spectrophotométrie et éventuellement Q-­‐PCR pour la mesure de certains marqueurs immunologiques au niveau protéique ou transcriptomique, histologie du rein et interprétation histopathologique, hématologie. Analyse des contaminants par GC-­‐MS. Mémoire réalisé dans le cadre du projet PRD Aquatox Bénin (ARES-­‐CCD). Collaboration avec l’Université de Parakou (Nord Bénin), l’Université de Liège (Profs B. Schiffers, ML Scippo et T. Jauniaux) et l’INERIS (France). Expérimentation dans les structures expérimentales de l’Université de Parakou, analyses immunologiques à l’URBE (UNamur) et à l’Université de Parakou, dosage des contaminants par GC-­‐ MS à l’ULG. Possibilité de financement du voyage et du séjour par l’ARES-­‐CCD. Ecophysiologie – Aquaculture Sujet 1 – Etude de l’effet de la stimulation de la production des Heat Shock Proteins sur les systèmes osmorégulateur et immunitaire du poisson-­‐chat asiatique Pangasianodon hypophthalmus en aquaculture. Etudes in vitro et in vivo. Promoteur : Patrick Kestemont Encadrement scientifique : Mélodie Schmitz Objectif : Approfondir le rôle des Heat Shock Proteins dans les systèmes osmorégulateur et immunitaire chez le poisson-­‐chat asiatique. En in vitro, une culture cellulaire de globules blancs sanguins de Pangasianodon hypophthalmus sera effectuée. Un protocole sera mis au point pour tenter de stimuler la production des Heat Shock Proteins (HSP) dans ces cellules à l’aide de plusieurs activateurs de la production d’HSP tels que la cucurmine (pigment principal issu du cucurma) ou le Tex-­‐OE (activateur biomimétique extrait de figue de barbarie) connus en santé humaine et animale. Les globules blancs stimulés ou non seront incubés dans des solutions d’osmolarité croissante. Plusieurs paramètres morphologiques (biométrie cellulaire en microscopie à fluorescence et viabilité), osmorégulateurs (Regulatory Volume Increase, synthèse d’osmolytes) et immunitaires (capacité phagocytique, production de ROS, expression de gènes de l’immunité en qPCR, réponse face à une attaque pathogène) seront étudiés et comparés entre les globules blancs stimulés et non stimulés. Le protocole sera reproduit en situation in vivo. L’étudiant tentera de stimuler la synthèse des HSP avec l’activateur sélectionné en in vitro per os (complément alimentaire) ou par immersion chez des juvéniles de l’espèce Pangasianodon hypophthalmus. Les juvéniles stimulés ou non seront exposés à divers chocs osmotiques combinés ou non à une attaque pathogénique. Le mémoire sera mené exclusivement à l’Université de Namur, au sein de l’Unité de Recherche en Biologie Environnementale et évolutive. Il fera appel à de nombreux outils utilisés en biologie et en culture cellulaire. L’étudiant fera preuve d’autonomie et d’originalité dans son travail, s’occupera et manipulera les animaux utilisés en laboratoire dans le respect des protocoles de bioéthique. Ecophysiologie – Aquaculture Sujet 2 – Etude des interactions entre stress, réponses neurophysiologique et immunitaire chez le sandre Sander lucioperca Promoteur : Patrick Kestemont – Co-­‐promoteur : Robert Mandiki Encadrement scientifique : Robert Mandiki et Baptiste Redivo Contexte scientifique Le stress est un des principaux facteurs pouvant perturber à long terme le bien-­‐être animal. Des conditions stressantes chroniques peuvent entraîner une réduction de la capacité de croissance des poissons et réduire leur résistance aux maladies. A titre d’exemple, une vitesse de croissance réduite a été observée chez la perche commune (une espèce en cours de domestication) en relation avec une sensibilité élevée comparativement aux poissons d’aquaculture comme la truite (Jentoft et al., 2005). Chez le sandre, un percidé proche de la perche commune, une perturbation de la vitesse de croissance et une augmentation du taux de mortalité sont souvent observés après des manipulations zootechniques. Mais les réponses neurophysiologiques et immunitaires relatives au stress de captivité ne sont pas encore caractérisées pour cette dernière espèce malgré son intérêt actuel pour la diversification de l’aquaculture en Europe. Objectifs : Identifier les facteurs de stress les plus déterminants pour le sandre par une approche multifactorielle, - Caractériser la communication entre d’une part, les axes sérotoninergique et endocrinien, et d’autre part, le système immunitaire et la capacité de défense aux maladies ; en réponse à différents niveaux de stress chez le sandre. Expérimentation et techniques : - Un premier screening multifactoriel permettra de comparer in vivo huit facteurs de stress à deux modalités en vue de déterminer les conditions d’élevage les plus impactant sur la plan de la capacité de croissance, du statut physiologique et immunitaire. - Dans une seconde étape, les poissons seront soumis à un ou deux des facteurs majeurs identifiés et les réponses au stress seront décrites à différents niveaux ; axe sérotoninergique-­‐endocrinien-­‐immunité et résistance à une infection bactérienne à base d’Aeromonas hydrophila ou A. salmonicida. - Techniques utilisées : . Elisa et spectrophotométrie : Cortisol, glucose, activité des lysozymes et des macrophages, activité du complément, etc . RT-­‐PCR : Gènes de l’immunité (TNFα, lysozyme, etc) . HPLC: Sérotonine et métabolites, dopamine . FACs : Formule leucocytaire . Culture bactérienne : A. hydrophila ou A. salmonicida Collaborations : ce mémoire s’inscrit dans le cadre d’un projet européen (FP7-­‐Diversify) sur la biologie des espèces de poissons en cours de domestication en Europe. Il sera mené en collaboration avec l’Université de Lorraine et la Danish Technical University. - Ecologie appliquée – conservation d’espèces en danger Sujet 1 – Estimation du stock résident d’anguilles européennes (Anguilla anguilla L.) dans le bassin de la Lesse et évaluation de l’état physiologique de l’espèce Promoteur : Patrick Kestemont Encadrement scientifique : Kathleen Roland Encadrement technique : Julien Lorquet Introduction Depuis le début des années 1980, le stock d’anguilles européennes connaît un déclin très important à cause de diverses actions anthropiques telles que la surpêche de ses différents stades de développement, la présence d’obstacles à la migration ou encore la pollution des eaux de surface. Afin de restaurer les stocks d’anguilles, la Commission Européenne a mis en place des mesures de protection de l’espèce visant à permettre sur le long terme l’échappement jusqu’à la mer de 40 % de la biomasse d’anguilles argentées par rapport à la situation « pristine », c.-­‐à-­‐d. en l’absence de tout impact lié aux activités humaines. Dans le cadre de la mise en place d’un plan de gestion efficace, il est nécessaire de connaître précisément l’état des stocks présents dans les bassins versants concernés, ainsi que d’avoir des informations quant à l’état de santé de cette espèce. Au niveau des populations d’anguilles, aucune campagne de recensements visant spécifiquement l’espèce n’a été conduite en Région Wallonne, ainsi qu’aucune caractérisation ciblée des habitats potentiels pour la phase de résidence. La Lesse, un des sous-­‐bassins de la Meuse belge, est un bassin pilote de premier choix pour étudier l’état des stocks et la phénologie de la migration puisqu’au cours des 20 dernières années, diverses organisations ont répertorié un nombre important de sites avec présence d’anguilles. Objectifs et méthodologie -­‐ Estimation des stocks résidents par la méthode de capture-­‐marquage-­‐recapture. Utilisation de différentes méthodes de pêche complémentaires (pêches électriques et aux verveux), marquages individuels par PITtag des anguilles jaunes et argentées, caractérisation des stocks par application des concepts de la biologie des pêches. -­‐ Evaluation de l’état physiologique et immuno-­‐sanitaire en privilégiant tant que possible les techniques non-­‐invasives pour ne pas nuire au stock présent : évaluation morpho-­‐anatomique du stade de développement et de l’état sanitaire, analyses ELISA et PCR, sur base de prélèvements sanguins, de marqueurs endocrinologiques, immunitaires et de contamination virale (eel herpes virus). 1 Environmental physiology and toxicology Patrick Kestemont URBE Research Unit in Environmental and Evolutionary Biology University of Namur Ecotoxicologie en milieu tropical: Impact des insecticides utilisés en zone cotonnière sur la physiologie des poissons (système endocrinien et système immunitaire) Lieu d’expérimentation: Université de Parakou – nord Bénin - Contamination de juvéniles de Clarias et Tilapia en milieu contrôlé - Prélèvements de sang, foie, rein et gonades SMOLTIFICATION Analyses biologiques: Université de Namur – URBE DEVALAISO - Analyses endocrinologique et immunologique N - Histopathologie des différents organes Analyses chimiques: Université de Liège – DDA - Analyses GC-MS des résidus de pesticides dans l’eau et les poissons 2 mémoires proposés dans le cadre du projet ARES-CCD AQUATOX – Bénin 2 Estimation du stock d’anguilles dans le bassin de la Lesse et évaluation de l’état physiologique de l’espèce Projet européen FEP Promoteur: Patrick Kestemont Encadrement scien0fique: Kathleen Roland Techniques utilisées • Pêche électrique et pêche aux filets verveux • Marquage des individus à l’aide de PITtag ! estimation des densités par CMR • Prise de mesures morphométriques ! détermination des stades migratoires • Prélèvements sanguins * mesure de paramètres immunitaires * mesure de paramètres physiologiques (GH, T3, T4) * détection de la présence de l’herpesvirus HVA ! évaluation de l’état physiologique et immuno-sanitaire 3 Rôle des Heat Shock Proteins (hsp) dans l’osmorégulation et l’immunité chez le poisson-chat asiatique Promoteur: Patrick Kestemont Encadrement scien0fique: Mélodie Schmitz Heat Shock Proteins Chocs osmotiques 0 mosm/kg 400 mosm / kg 600 mosm / kg In vitro (3R’s) Tex OE + Culture de globules blancs In vivo Pangasianodon hypophthalmus Marqueurs de l’osmorégulation et de l’immunité Viabilité cellulaire et apoptose Morphologie cellulaire (microscopie à fluorescence) Heat Shock Proteins Chocs osmotiques 0 mosm/kg 400 mosm / kg 600 mosm / kg Tex OE + Juvéniles de poissons-chats Marqueurs immunitaires (lysozyme, complément, globules blancs, capacité phagocytique, stress oxydant, immunité cellulaire) Marqueurs osmorégulateurs (activité NaK ATPase, osmolalité, RVI, accumulation d’osmolytes) 4 Stress-neurophysiologie et immunité chez les percidés v Contexte et objectifs § Sandre Sander lucioperca: percidé à fort potentiel de croissance en aquaculture § Forte sensibilité au stress induit par les conditions d’élevage ⇒ Screening multifactoriel des facteurs les plus stressants, cognitifs vs non-cognitifs ⇒ Caractérisation des réponses neurophysiologique et immunitaire Stress → Axe glucocorticoïde Cortisol / 5-HT → Neurotransmetteurs Système immunitaire (réponses immunitaires pré- et post-challenge bacterien) Collaboration: Université de Lorraine et Danish Technical University
