Thèse dirigée par Scott McCairns, UMR Dynamique et durabilité des écosystèmes : de la source à l’océan (DECOD)
Spécialité : Écologie et évolution

Résumé

Les isothiazolinones sont des molécules organiques utilisées comme biocides à large spectre dans une grande variété d'applications industrielles et de consommation. Bien que détectées dans les sols et les eaux douces, les quantités concernées sont considérées inoffensives pour l'écosystème. Toutefois, compte tenu des quantités libérées dans l'environnement depuis les dernières décennies, des inquiétudes ont été exprimées quant à leur impact sur les processus d'évolution des espèces non cibles, qui ne sont pas examinés dans les tests de toxicité standard. Ce travail visait à étudier en particulier les effets de la plus inoffensive de ces molécules, la méthylisothiazolinone (MIT), sur Daphnia pulex, invertébré aquatique emblématique en écotoxicologie et en biologie évolutive. L'exposition à la MIT a eu des effets létaux et sublétaux sur les daphnies et a affecté leur fitness. De plus, ces effets se sont modifiés au cours des générations dans le cas d'une exposition multigénérationnelle continue, mais pas dans le cas d'une exposition uniquement grand-maternelle. En outre, les tests ont révélé une variabilité intraspécifique significative de la tolérance, aussi bien à court terme (toxicité aiguë, 48 heures) qu’à plus long terme (toxicité chronique, concentrations sublétales). Ces effets ont été étudiés plus en détail par analyse d’expression transcriptomique (RNAseq). La variabilité intraspécifique et les changements dans les réponses générationnelles appellent à l'inclusion des processus évolutifs dans les procédure d’évaluation de risque et au réexamen des interprétations des tests d'écotoxicité standard.

Mots-clés : Effet multigénération, biocide, variabilité intraspécifique, écotoxicologie évolutive, transcriptome

Abstract

Isothiazolinones are a family of organic molecules used as broad-spectrum biocides in a wide variety of consumer and industrial applications. Although their presence in the environment has been detected, especially in soils and freshwater, reports by the manufacturers deemed the quantities involved harmless for the ecosystem. However, given the daily amounts released into the environment over decades, concerns have been raised about their impact on non-target species, particularly with respect to potential effects over multiple generations, which cannot be examined under standard ecotoxicity test conditions. This work aims to provide some answers by studying the effects of the most innocuous of these molecules, methylisothiazolinone (MIT). MIT acute toxicity was assessed on Daphnia pulex (Cladocera), an iconic ecotoxicology and evolutionary model species of aquatic invertebrates. 
MIT exposure had both lethal and sublethal effects on daphnia, and affected their fitness. Furthermore, these effects developed over generations in the case of continuous multigenerational exposure, but not in the case of parental or grandparental exposure alone. In addition, the tests revealed significant intraspecific variability in the tolerance to MIT contamination, both in the short term (48 hours) and longer term (chronic toxicity, sublethal concentrations). These effects were further investigated by transcriptomic expression analysis (RNAseq). Both intraspecific variability and multigenerational changes in the responses within one species call for the inclusion of evolutionary processes in risk assessments and the reconsideration of standard ecotoxicity test interpretations.

Keywords: Multigenerational effect, biocide, intraspecific variability, evolutionary ecotoxicology, transcriptome