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Mécanismes de prise en charge du selenite - Se(IV) - chez l'algue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. Bioaccumulation et effets induits sur la croissance et l'ultrastructure.


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Hélène MORLON. Doctorat de l'université de Bordeaux I, école doctorale sciences du vivant, géosciences et sciences de l'environnement, spécialité écotoxicologie, 172p., soutenue le 4 mars 2005.

Type de document > *Mémoire/HDR/Thèse

Mots clés > bioaccumulation, phytoplancton, sélénium, spéciation, toxicité, transport

Unité de recherche > IRSN/DEI/SECRE/LRE

Auteurs > MORLON Hélène

Date de publication > 04/03/2005

Résumé

Le sélénium est un élément essentiel, mais qui devient très toxique à des concentrations plus élevées. Il est présent dans l’environnement à des concentrations variant du nM au µM et la pollution par cet élément est un phénomène mondial.
Ce travail vise à accroître les connaissances relatives à l’interaction entre le sélénite -Se(IV)- et un organisme phytoplanctonique d’eau douce : l’algue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. Les objectifs des expériences réalisées étaient : i) d’étudier les mécanismes de prise en charge du sélénite, à l’aide d’expositions de courte durée (< 1 h), en utilisant le Se75 comme radiotraceur ; ii) d’évaluer la toxicité de l’élément sur la croissance et l’ultrastructure algales, à l’aide d’expositions de longue durée (96 h) à du sélénite stable, en utilisant l’analyse EDAX-TEM ; iii) d’estimer la capacité de bioaccumulation de l’élément, et son éventuel lien avec la toxicité.
Les expériences à court terme ont montré une adsorption négligeable, et une absorption dépendant linéairement du temps, avec un flux estimé à environ 0,2 nmol.m‑2.nM-1.h-1. La prise en charge était proportionnelle aux concentrations ambiantes pour une large gamme de concentrations intermédiaires (du nM au µM). Cependant, les flux étaient plus élevés à très faibles concentrations (< nM) et diminuaient pour des concentrations élevées (> µM), suggérant qu’un transport de haute affinité mais rapidement saturé pourrait intervenir à faibles concentrations, doublé par un transport de faible affinité qui ne saturerait qu’à fortes concentrations (~mM). Ce dernier pourrait faire intervenir les transporteurs du sulfate et du nitrate, comme le suggère l’inhibition de la prise en charge du sélénite par ces éléments. Les modifications de spéciation du Se(IV) avec le pH n’ont à priori pas induit d’effet significatif sur la biodisponibilité.
Sur la base de la relation entre concentration en Se et densité cellulaire maximale atteinte, nous avons calculé une EC50 de 80 µM ([64; 98]). Nous n’avons pas mis en évidence de mécanismes d’adaptation, avec une toxicité similaire pour des algues pré-exposées ou non au sélénite. Les observations au MET ont suggéré que le chloroplaste soit la première cible de la cytotoxicité de l’élément, avec des effets sur le stroma, les thylakoïdes et le pyrénoïde. Aux concentrations les plus élevées, nous avons observé une augmentation du nombre et du volume des grains d’amidon, ainsi que la formation de granules denses aux électrons. Les analyses en spectrométrie par dispersion en énergie ont montré que ceux-ci contenaient du sélénium et étaient également riches en calcium et phosphore.
Nous avons montré que l’inhibition de croissance était fortement corrélée à la bioaccumulation, et que cette dernière était inhibée par des concentrations croissantes en sulfate. Enfin, le facteur de concentration, calculé sur la base du poids sec, variait entre 690 et 7100.