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Environmental Physiology & Toxicology
Ecophysiology – Ecotoxicology (PK) Systems Ecotoxicology (FS)
Prof. P. Kestemont
Ass. Prof. F. Silvestre
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Studies at molecular and cellular levels
Studies at population/community levels
Complexity - Representativity
Prec
isio
n - R
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Research at different organization levels From the gene to the field
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Sujets de mémoires 2012 v Adaptations physiologiques à des polluants et impacts transgénérationnels chez des
vertébrés aquatiques
v Etude in vitro des réponses moléculaires des lymphocytes chez l’anguille européenne Anguilla anguilla suite à une exposition à différents xénobiotiques. Développement d’une approche multi-biomarqueurs non invasive par l’analyse sub-protéomique.
v Neurotoxicité du méthylmercure chez l’anguille européenne Anguilla anguilla.
v Effets d’une mixture de PCBs, l’Aroclor 1254 sur les systèmes UPR et UPS des têtards du xénope Xenopus laevis : approche transcriptomique, protéomique et enzymatique.
v Impacts des perturbateurs endocriniens œstrogéniques et androgéniques sur le système immunitaire de la truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss
v Etude des mécanismes différentiels d’interaction entre le stress et les fonctions reproductrices et immunitaires chez deux téléostéens : la perche commune et le tilapia
v Etude in vitro de la régulation de l’immunité de la perche commune (Perca fluviatilis L.) par les corticostéroïdes et leurs récepteurs
v Étude de gènes clés impliqués dans la transdifférenciation du sexe chez la truite arc-en-ciel par une approche in vitro.
v Effects of nutritional status on environmental stress tolerance in green (Acipenser medirostris) and white Sturgeon (A. transmontanus)
Ovotestis
F1 F2 Pollutant/stress
Acclima'on/adapta'on
Phenotypic plas'city
New theories of evolution
Adaptations physiologiques à des polluants et impacts transgénérationnels chez des vertébrés aquatiques
Acclima'on/adapta'on
Phenotypic plas'city
Evolu'on of the environmental stress response
F. Silvestre V. Gillardin
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Isolation of PBMC Biomarkers
Mechanisms of action
MW
Proteomic analysis after cell exposure
pH 4 7 pH 4 7 7
Etude in vitro des réponses moléculaires des lymphocytes chez l’anguille européenne Anguilla anguilla suite à une exposition à différents xénobiotiques. Développement d’une approche multi-biomarqueurs non invasive par l’analyse sub-protéomique.
F. Silvestre P. Kestemont K. Roland
6 Neurotoxicité du méthylmercure chez l’anguille européenne Anguilla anguilla.
• Contamina'on in vivo d’anguilles avec du MeHg à doses environnementales
• Prélèvements de cerveaux après contamina'on
Analyses protéomiques et biochimiques
• gels d’électrophorèse 2D (URBO)
• enzymes an'oxydantes (UCL-‐Prof. JF Rees)
• dosage de marqueurs neurologiques (dopamine, sérotonine) (URBO)
P. Kestemont F. Silvestre JF Rees D. Scaion
7 Effets des PCBs sur les systèmes UPR et UPS de Xenopus laevis
Approches transcriptomique, protéomique et enzymatique
PCBs et amphibiens? Malformations
Impact sur la survie, la croissance et la métamorphose
Modulation de l’expression des gènes
et des protéines
Surexpression • Protéines cytosoliques modifiées:UPR
• Protéines du RE modifiées: UPS HY
PO
THE
SE
Exposition courte (72h00) à une mixture de PCBs (AROCLOR 1254)
• UPR: Analyse par western blot des protéines chaperonnes Grp58, GRP78 et PDI et niveau d’expression
des gènes par Q-PCR. • UPS: Activité enzymatique du protéasome et quantification de l’Ubiquitin par western blot.
Aspects protéomiques et transcriptomiques si le temps le permet
P. Kestemont F. Silvestre V. Gillardin
8 Impacts des perturbateurs endocriniens oestrogéniques et androgéniques sur le système immunitaire de la truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss
système reproducteur
système immunitaire
Étude transcriptomique
Test de l’expression de gènes spécifiques par qPCR
Perturbateurs endocriniens (PE)
Effets
Expérience in vivo
Exposi'on des poissons et prélèvements des organes
Analyses des paramètres immunitaires
Complément, lysozyme, immunoglobulines, distribu'on
leucocytaire
P. Kestemont S. Massart
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EE2 Effluent
Transcriptomic signature
in vivo contamination Effluent fragmentation -EE2 -Estrone -Nonylphenol -Estradiol
Testis culture
in vitro contamination Validation in rivers with sentinel species
Testis Ovary Ovotestis Effluents STP
EDCs
EDC et intersexualité chez les poissons. Incidence environnementale et approche in vitro des mécanismes cellulaires et moléculaires
P. Kestemont S. Depiereux
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Confinement, densité,
Territorialité/
comportement
Stress aigu
ou chronique
Hormones
de stress
Effets délétères:
- Système reproducteur - Immunité
- Mécanismes d’action: pas élucidés
v Réponse physiologique: Expression des récepteurs GR/RT-PCR
Autres indicateurs de stress/RIA ou ELISA
v Réponse immunitaire Activité lysozyme, - CH50,- etc/Spectrométrie
Expression des gènes de l’immunité/RT-PCR
Géniteurs confinés vs Géniteurs + implants cortisol Organes: rate, foie, sang
- Perche: pondeur unique - Tilapia: pondeur multiple
Approche in vivo
Rate – Leucocytes
+ cortisol et/ou DOC
Culture d’organes lymphoïdes
Approche in vitro
Action du stress sur la régulation des mécanismes de reproduction et d’immunité chez les poissons
P. Kestemont
R. Mandiki C. Mathieu
11 Effects of nutritional status on environmental stress tolerance in green and white Sturgeon
Co-promotor: Prof. S.S.O Hung
Decline of green & white sturgeon popula'ons Habitat loss – Overfishing – Pollu'on (Se, Hg)
Research hypotheses
• Higher nutritional status is positively correlated with tolerance to thermal and salinity stressors and to these stressors in combination.
• Sensitivity to environmental stressors is age dependent
• Green and white sturgeon species, with the same nutritional status, will respond differently to environmental stressors.
Experiment: manipulation of nutritional status of WS & GS
Responses: Fitness (swimming performance, UCTL), growth, RNA/DNA
Resistance to environmental stressors
Analysis of physiological and cellular responses (HSPs, apotosis, etc.)
P. Kestemont SSO. Hung
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More info
http://webapps.fundp.ac.be/system-ecotox
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