Nastassia Urien

Docteur en écotoxicologie aquatique

Domaine de compétence

Thèse : Modélisation de la bioaccumulation des métaux par voie dissoute chez le genre Gammarus : influence des facteurs environnementaux et de l’histoire de vie des organismes.

Afin de protéger les écosystèmes aquatiques et la santé humaine, la surveillance de l’état chimique des masses d’eau est aujourd’hui une question centrale, qui figure parmi les objectifs de la directive cadre européenne sur l’eau (DCE). Aujourd’hui, pour les métaux, cette surveillance repose sur le suivi des concentrations en métal dissous dans la colonne d’eau, lesquelles doivent être conformes aux normes de qualité environnementales (NQE). Toutefois, une mesure dans l’eau ne renseigne pas sur la biodisponibilité des métaux, désignée comme sa capacité à interagir avec un organisme, y pénétrer et être potentiellement toxique. Dans ce contexte, des approches, basées sur le suivi des concentrations de contaminants dans le biote, ont été développées. Toutefois, le lien entre l’état du milieu et la bioaccumulation mesurée dans les organismes n’est pas direct, car il dépend de facteurs physicochimiques de l’eau et biologiques, propres à l’organisme exposé. Afin de faire ce lien, différents modèles cinétiques visant à décrire les processus de bioaccumulation ont été développés. Cependant, l’une des limites des modèles cinétiques est qu’ils n’intègrent pas l’impact des facteurs physicochimiques sur la biodisponibilité des métaux et par conséquent, leur utilisation en milieu naturel est limitée. Par ailleurs, les paramètres du modèle cinétiques sont souvent déterminés à partir d’organismes issus d’une seule population de référence, ce qui interroge quant à leur représentativité vis-à-vis des populations du milieu. Depuis quelques années, l’amphipode du genre Gammarus, a reçu une attention particulière pour suivre la contamination chimique des masses milieux car c’est un organisme abondamment présent dans les cours d’eau d’Europe et connu pour concentrer les métaux dans ces tissus.

Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à évaluer la variabilité des capacités d’accumulation et d’élimination du Cd, du Cu, du Ni et du Pb chez le gammare, en s’appuyant sur l’utilisation d’un modèle cinétique. Plus précisément, les objectifs ont été de formaliser l’impact de facteurs physicochimiques (cations majeurs de l’eau), mais également biologiques (histoires de vie) sur les constantes d’accumulation et d’élimination du modèle cinétique. Pour cela, dans un premier temps, des modèles cinétiques visant à décrire les processus de bioaccumulation ont été calibrés au laboratoire chez le gammare. Puis, des expérimentations ont permis d’étudier l’influence des facteurs physicochimiques de l’eau (calcium, magnésium et sodium) sur la bioaccumulation, lesquels ont été intégrés au modèle le cas échéant. Ensuite, la variabilité des constantes d’accumulation et d’élimination du modèle cinétique entre populations de gammares provenant d’environnements contrastés en termes de composition de l’eau et de contamination a été évaluée. Enfin, la pertinence environnementale de ces modèles développés en laboratoire a été évaluée sur le terrain à l’aide de suivis de la contamination de gammares transplantés in situ, à l’échelle de la France.

Sur le plan scientifique, ce travail a permis d'améliorer les connaissances sur les bases physiologiques gouvernant la bioaccumulation des métaux et sur les relations entre la biodisponibilité, l'exposition des organismes et leurs réponses biologiques aux contaminations du milieu.

D'un point de vue plus appliqué, ce travail de recherche pourrait constituer une étape clé vers la validation d'outils biologiques indispensables à une meilleure évaluation de la qualité des cours d'eau, lesquels pourraient fournir des éléments d'aide à la décision pour les gestionnaires de l'eau.

Par ailleurs, durant ma thèse, j’ai participé à des activités de vulgarisation scientifique : fête de la science, animation de visite du laboratoire et description des activités de chercheur en écotoxicologie à des groupes de lycéens.

Encadrement

Encadrement

2014 (5 mois) : Encadrement et formation d'un étudiant en stage de Master 2. " Influence d’une pré-exposition chronique aux métaux sur la capacité de bioaccumulation du Cd, Cu, Ni et Pb chez le gammare.".

Ce travail renseigne sur les conséquences d'une pré-exposition à une contamination métallique chronique sur les capacités à réguler les métaux et donc la possibilité d’apparition de mécanismes de tolérance.

Projets réalisés et en cours

2016 – 2018 : Post-doctorat en écotoxicologie au Centre Eau Terre Environnement de  l’INRS (Québec, Canada). Supervision Pr Peter G.C. Campbell et Pr. Patrice Couture.

“Development of subcellular distribution methods to identify indirect or direct effects of metals on aquatic organisms.”

2012

Année de fin de publication

2015

Publications

Publiées:

Urien, N., Uher, E., Billoir, E., Geffard, O., Fechner, L.C., Lebrun, J.D., 2015. A biodynamic model predicting waterborne lead bioaccumulation in Gammarus pulex: Influence of water chemistry and in situ validation. Environ. Pollut. 203, 22–30. doi:10.1016/j.envpol.2015.03.045

 

Lebrun, J.D., Geffard, O., Urien, N., François, A., Uher, E., Fechner, L.C., 2015. Seasonal variability and inter-species comparison of metal bioaccumulation in caged gammarids under urban diffuse contamination gradient: Implications for biomonitoring investigations. Sci. Total Environ. 511, 501–508. doi:10.1016/j.scitotenv.2014.12.078

 

Soumises:

N. Urien, J.D. Lebrun, L.C. Fechner, E. Uher, A. François, H. Quéau, M. Coquery, A. Chaumot, O. Geffard. “Environmental relevance of laboratory-derived kinetic models to predict metal bioaccumulation in gammarids: field experimentation at the national scale (France).”  Soumis dans la revue Water research.

R. Hadji, N. Urien, E. Uher, L.C. Fechner, J.D. Lebrun. “Contribution of aqueous and dietary uptakes to lead (Pb) bioaccumulation in Gammarus pulex: from multipathway modelling to in situ validation.” Soumis dans la revue Water research.

En préparation:

N. Urien, I. Friedel, O. Geffard, J.D. Lebrun. “Assessing the variability of metal bioaccumulation kinetics among populations of gammarids from uncontaminated freshwaters: towards generalized modeling of metal bioaccumulation”. En préparation pour la revue Aquatic toxicology.

N. Urien, I. Friedel, A. Farfarana, L.C. Fechner, A. Chaumot, O. Geffard, J. D. Lebrun. Effects of metal field-exposure history on waterborne bioaccumulation kinetics of Ni, Pb and Cd in gammarid species. En préparation pour la revue Environmental pollution.

Communications orales:

2015 :

N. Urien, O. Geffard, L.C. Fechner, E. Billoir, A. Chaumot, J.D. Lebrun. SETAC Europe 25th Annual Meeting (Barcelona, Espagne).

“Between-population variability of waterborne metal bioaccumulation in Gammarus sp. From uncontaminated freshwaters.”

N. Urien, J. Faburé, J. D. Lebrun, E. Uher, O. Geffard, L. Fechner, H. Budzinski, G. Munoz et P. Labadie. Atelier du PIREN-Seine (CNRS-Paris 6) : "Réponses du biota comme outils d’évaluation et de suivi de la qualité des milieux aquatiques" (Paris, France). http://www.sisyphe.upmc.fr/piren/?q=event/2028

 “Variabilité spatio-temporelle de la bioaccumulation des contaminants métalliques et organiques en Seine chez des organismes modèles: Biofilms et Gammares.”

2014:

N. Urien, A. Farfarana, I. Friedel, E. Uher, A. Chaumot, A. François, O. Geffard, L. Fechner, J. D. Lebrun. Société Française d'Ecotoxicologie Appliquée (SEFA, Besançon, France). “Variabilité de la bioaccumulation des métaux chez le genre Gammarus: Implication dans l'évaluation de la contamination biodisponible des milieux aquatiques ?"

2013:

N. Urien, J. D. Lebrun, O. Geffard, E. Uher and C. Gourlay-Francé. Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC Europe, Glasgow, UK). “Modelling the effects of water chemistry on the bioaccumulation of waterborne lead (Pb) by Gammarus pulex: From laboratory to field.”

N. Urien, E. Uher, L. Fechner, O. Geffard and J. D. Lebrun. European Meeting on Environmental Chemistry (EMEC, Budva, Montenegro). “Modelling Pb, Cd and Ni bioaccumulation in Gammarus pulex: Application to realistic environmental conditions and importance of water chemistry.”

N. Urien, J. D. Lebrun, E. Uher, C. Gourlay-Francé. PIREN-Seine (CNRS-Paris 6, Paris, France). "Modélisation des facteurs physiologiques et chimiques contrôlant la bioaccumulation du plomb (Pb) chez Gammarus pulex: Application au bassin versant de la Seine."

Posters:

2015:

N. Urien, J.D. Lebrun, A. Farfarana, A. Chaumot, L.C. Fechner, O. Geffard.

SETAC Europe 25th Annual Meeting (Barcelona, Espagne).

“Contrasting abilities of metal bioaccumulation in Gammarus populations with different exposure histories.”

 

J.D. Lebrun, N. Urien, I. Friedel, E. Gismondi, J.P. Thomé, L.C. Fechner.

SETAC Europe 25th Annual Meeting, poster corner (Barcelona, Espagne).

“Consequences of adaptation of gammarids to chronic metallic exposures: Alterations of biological functions.”

2014:

N. Urien, E. Uher, L. Fechner, O. Geffard, J. D. Lebrun. SETAC Europe (Basel, Switzerland). “Modelling Pb and Cd bioaccumulation in Gammarus pulex: Application to realistic environmental conditions and consideration of water chemistry.”

J. D. Lebrun, N. Urien, O. Geffard, L. Fechner. SETAC Europe (Basel, Switzerland).  “Seasonal variability of metal bioaccumulation in gammarids and inter-species comparison: A biomonitoring investigation under an urban diffusive contamination gradient.”

2013:

N. Urien, E. Uher et J. D. Lebrun. SEFA (Thionville, France). “Modélisation de la bioaccumulation du Pb par voie dissoute chez Gammarus pulex : Influence de la chimie de l’eau.”

2012:

N. Urien, J. D. Lebrun, E. Uher et C. Gourlay-Francé. SEFA (Lyon, France).  "Modélisation des facteurs physiologiques et chimiques contrôlant la bioaccumulation du Pb chez Gammarus pulex."

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