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Année académique 2016-2017
Ce projet de recherche, financé par le FRS-FNRS, l’ULg et l’ANR (ANR-10-CESA-014), a
été réalisé sous la supervision des Prof. Jean-Pierre Thomé et Joëlle Forget-Leray.
Photos de couverture : recto - M. rosenbergii: https://guadeloupe.net/ouassou; verso - C. sordidus : Arnstein
Staverløkk© / www.bioforsk.no. Autres : A. Lafontaine
Université de Liège
Faculté des Sciences
Département de Biologie, Ecologie et Evolution
Laboratoire d’Ecologie Animale et Ecotoxicologie
Effets du chlordécone chez Macrobrachium rosenbergii :
Bioaccumulation, élimination et perturbation des
processus biologiques liés au système endocrinien
Anne Lafontaine
Thèse présentée en vue de l'obtention du grade de
Docteur en Sciences
Promoteurs :
Prof. Jean-Pierre Thomé
Prof. Joëlle Forget-Leray
Jury :
Prof. Jean-Christophe Plumier
(Président)
Dr. Célia Joaquim-Justo
Dr. Eric Gismondi
Dr. Krishna Das
Dr. Aurélie Bigot-Clivot

Résumé
Les perturbateurs endocriniens sont des composés chimiques capables d'interférer, à
de très faibles concentrations, avec le système endocrinien des organismes exposés. Ils
peuvent agir à travers plusieurs mécanismes et à différentes étapes des voies de
signalisation des hormones. Le chlordécone est un composé organochloré considéré
comme un perturbateur endocrinien puissant à cause de sa capacité à se lier aux récepteurs
des œstrogènes chez les vertébrés. Chez les invertébrés, peu d’études rapportent les effets
du chlordécone sur le système endocrinien des organismes exposés. Le chlordécone est un
insecticide organochloré largement utilisé en Guadeloupe (Antilles française), à partir de
1972, pour lutter contre le charançon du bananier, Cosmopolites sordidus (Germar, 1824).
Quelques années après son introduction et son utilisation, une pollution généralisée des
sols, des rivières, des animaux sauvages et des organismes aquatiques, a été signalée.
L’utilisation du chlordécone a définitivement été interdite en 1993, en raison de sa toxicité
et de sa persistance dans l’environnement. Un certain nombre de mesures et de restrictions
ont été mises en place afin de limiter l’exposition de la population humaine. Une Limite
Maximale de Résidus (LMR) de 20 µg de chlordécone par kilo de poids frais dans les
denrées alimentaires d’origine animale ou végétale a été adoptée. L’adoption de cette
norme a entrainé la fermeture de nombreuses unités d'aquaculture en raison de la présence
de chlordécone, en quantité supérieure à la LMR, dans les produits halieutiques. Cette
contamination des produits issus de l’aquaculture, a eu des sérieuses répercussions sur
l’élevage de la crevette géante d'eau douce, Macrobrachium rosenbergii (De Man, 1879),
qui représente une ressource économiquement importante en Guadeloupe.
L’objectif de ce travail était de déterminer et d’approfondir la compréhension des
effets du chlordécone, et plus largement des composés perturbateurs endocriniens, chez le
crustacé décapode, Macrobrachium rosenbergii, lors d’expositions en laboratoire et in
situ. Les mécanismes d’accumulation et d’élimination du chlordécone, ainsi que sa
distribution dans les différents compartiments anatomiques de M. rosenbergii ont été
évalués grâce à des mesures de concentration dans les tissus des organismes exposés. Les
effets du chlordécone sur l’hormone de mue et sur une des enzymes impliquées dans la
dégradation de la cuticule ont ensuite été étudiés à travers le dosage de la 20-
hydroxyecdysone (20-HE) et la mesure de l’activité la chitobiase. Les effets du
chlordécone sur une molécule impliquée dans le processus de reproduction ont également
été évalués au moyen de l’analyse des modifications d’expression du gène de la
vitellogénine ainsi que de celle de son récepteur. Enfin, l’effet du chlordécone sur le
protéome de M. rosenbergii a été étudié à travers l’analyse des modifications d’expression
des protéines des organismes exposés au chlordécone.

Les résultats ont montré que le chlordécone présent dans le milieu aquatique
s’accumule rapidement dans les organismes qui y vivent. Le chlordécone se répartit
ensuite dans les différents organes et compartiments anatomiques des individus exposés.
En outre, une diminution des concentrations en chlordécone a été mise en évidence dans
les tissus de M. rosenbergii lors de l'expérience de dépuration. Les résultats suggèrent
également que le chlordécone pourrait interférer avec la croissance et le développement
des crustacés, à travers la perturbation de deux molécules clés (la 20-HE et la chitobiase)
impliquées dans le processus de mue. Ainsi, il pourrait avoir une activité anti-ecdystéroïde.
Le chlordécone pourrait également interagir avec la reproduction de M. rosenbergii, à
travers la perturbation de l’expression du gène de la vitellogénine et de celle de son
récepteur qui sont des molécules clés impliquées dans ce processus. Enfin, l’analyse
protéomique a permis de mettre en évidence la modification de l’expression de plusieurs
protéines impliquées dans des processus physiologiques essentiels, tels que le la
détoxication, ainsi que la reproduction et la croissance, induite par une exposition au
chlordécone.
Ce travail a permis de confirmer l’importante capacité du chlordécone à s’accumuler
dans les tissus de M. rosenbergii, mais également la capacité d’élimination du chlordécone
par les organismes contaminés. Des futures études pourraient être réalisées en se focalisant
sur cette capacité de dépuration des crustacés et essayer de déterminer par quels
mécanismes les organismes sont capables d’éliminer le chlordécone présent dans leurs
tissus. En outre, les résultats obtenus en laboratoire et in situ étaient similaires et
permettent de montrer que l’expérience menée en laboratoire a reflété les conditions
naturelles observées in situ. Ce travail a également permis de mettre en évidence les
caractéristiques de dérégulation endocrinienne du chlordécone chez les crustacés, à travers
ses effets sur des molécules clés impliquées dans les processus de mue et de reproduction.
Cependant, quelles que soient les approches utilisées, aucun mécanisme d’action n’a pu
être réellement élucidé. D’autres investigations sont donc nécessaires afin de mettre en
évidence les voies métaboliques perturbées par l’exposition de M. rosenbergii au
chlordécone, en se concentrant sur des molécules clés telles que les hormones peptidiques
(MIH, GIH,…) ou sur des récepteurs clés tels que les récepteurs des ecdystéroïdes (EcRs).

Abstract
Endocrine disrupting compounds are chemicals that interfere with the endocrine
system of exposed organisms, at very low levels. They may act through various
mechanisms and at different stages of signaling pathways of hormones. Chlordecone is an
organochlorine compound considered as a strong endocrine disruptor due to its ability to
bind to estrogen receptors in vertebrates. Some recent studies also report the impact of
chlordecone on the endocrine system in invertebrates. Chlordecone is an organochlorine
insecticide widely used in Guadeloupe (French West Indies), from 1972 to 1993, to control
the banana weevil Cosmopolites sordidus (Germar, 1824).. In the late 70’s, widespread
pollution of soils, rivers, wildlife and aquatic organisms was observed. The use of
chlordecone has been prohibited in 1993 because of its toxicity and persistence in the
environment. A number of restrictions were established to limit the exposure of the human
population. The Maximum Residue Limit (MRL) of 20 micrograms of chlordecone per
kilogram of fresh weight in food of animal and plant origin was adopted. The adoption of
this norm has resulted in the closing of many aquaculture units due to the presence of
chlordecone in excess of the MRL in fish products. This contamination of aquaculture
products, has a serious impact on farming of the giant freshwater prawn, Macrobrachium
rosenbergii (De Man, 1879), which represents an economically important resource in
Guadeloupe.
The aim of this work was to improve the understanding of the effects of chlordecone,
and more widely of endocrine disrupting compounds in the decapod crustacean
Macrobrachium rosenbergii, through laboratory and in situ exposures. Mechanisms of
accumulation and elimination of chlordecone as well as its distribution in different
anatomical compartments of M. rosenbergii were assessed through measures of the
concentration in tissues of exposed organisms. The effects of chlordecone on 20-
hydroxyecdysone hormone (20-HE), the molting hormone, and on chitobiase, one of the
enzymes involved in the degradation of the cuticle were then. The effects of chlordecone
on vitellogenin, a molecule involved in the reproductive process, were also evaluated
through the analysis of its impact on gene expression of vitellogenin as well as that of its
receptor. Finally, the effect of chlordecone on the proteome of M. rosenbergii was studied
through the analysis of modifications of protein expression in organisms exposed to
chlordecone.