Abboud_Pauline_2012_memoire - Papyrus

Université de Montréal
Effet du calcium, plomb et cuivre sur la bioaccumulation du
cadmium et la production des phytochélatines par
Chlamydomonas reinhardtii
par
Pauline Abboud
Département de chimie
Faculté des arts et des sciences
Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures et postdoctorales
en vue de l’obtention du grade de maître ès sciences (M. Sc.)
en Chimie
Mai, 2012
© Pauline Abboud, 2012

Université de Montréal
Faculté des études supérieures et postdoctorales
Ce mémoire intitulé :
Effet du calcium, plomb et cuivre sur la bioaccumulation du
cadmium et la production des phytochélatines chez les
Chlamydomonas reinhardtii
Présenté par :
Pauline Abboud
a été évalué par un jury composé des personnes suivantes :
Pierre Chaurand, président-rapporteur
Kevin J Wilkinson, directeur de recherche
Sébastien Sauvé, membre du jury

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Résumé
Dans les milieux contaminés par les métaux, les organismes vivants sont exposés à plusieurs d’entre
eux en même temps. Les modèles courants de prédiction des effets biologiques des métaux sur les
organismes (p. ex., modèle du ligand biotique, BLM ; modèle de l’ion libre, FIAM), sont des modèles
d’équilibre chimique qui prévoient, en présence d'un deuxième métal, une diminution de la
bioaccumulation du métal d’intérêt et par la suite une atténuation de ses effets. Les biomarqueurs de
toxicité, tels que les phytochélatines (PCs), ont été utilisés comme étant un moyen alternatif pour
l’évaluation des effets biologiques. Les phytochélatines sont des polypeptides riches en cystéine dont la
structure générale est (γ-glu-cys)n-Gly où n varie de 2 à 11. Leur synthèse semble dépendante de la
concentration des ions métalliques ainsi que de la durée de l’ exposition de l’organisme, aux métaux.
L'objectif de cette étude était donc de déterminer, dans les mélanges binaires de métaux, la possibilité
de prédiction de la synthèse des phytochélatines par les modèles d’équilibres chimiques, tel que le
BLM. Pour cela, la quantité de phytochélatines produites en réponse d’une exposition aux mélanges
binaires : Cd-Ca, Cd-Cu et Cd-Pb a été mesurée tout en surveillant l’effet direct de la compétition par
le biais des concentrations de métaux internalisés. En effet, après six heures d’exposition, la
bioaccumulation de Cd diminue en présence du Ca et de très fortes concentrations de Pb et de Cu (de
l’ordre de 5×10-6 M). Par contre, avec des concentrations modérées de ces deux métaux, le Cd
augmente en présence de Cu et ne semble pas affecté par la présence de Pb. Dans le cas de la
compétition Cd-Cu, une bonne corrélation a été observée entre la production de PC2, PC3 et PC4 et la
quantité des métaux bioaccumulés. Pour la synthèse des phytochélatines et la bioaccumulation, les
effets étaient considérés comme synergiques. Dans le cas du Cd-Ca, les quantités de PC3 et PC4 ont
diminué avec le métal internalisé (effet antagoniste), mais ce qui était remarquable était la grande
quantité de cystéine (GSH) et PC2 qui ont été produites à de fortes concentrations du Ca. Le Pb seul n’a
pas induit les PCs. Par conséquent, il n’y avait pas de variation de la quantité de PCs avec la
concentration de Pb à laquelle les algues ont été exposées. La détection et la quantification des PCs ont
été faites par chromatographie à haute performance couplée d’un détecteur de fluorescence (HPLC-
FL). Tandis que les concentrations métalliques intracellulaires ont été analysées par spectroscopie

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d’absorption atomique (AAS) ou par spectrométrie de masse à source plasma à couplage inductif (ICP-
MS).
Mots-clés : phytochélatines, bioaccumulation, C. reinhardtii, cadmium, HPLC-FL, AAS et ICP-MS.