Accumulation and sequestration of metals in different strains of Chlamydomonas

Samadani, Mahshid (2018). « Accumulation and sequestration of metals in different strains of Chlamydomonas » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en chimie.

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Résumé

Le cadmium et le mercure sont des contaminants dangereux pour l'être humain et les écosystèmes aquatiques, et leur rejet d'origine anthropique dans les eaux et rivières continuent malheureusement. En particulier, du point de vue du milieu aquatique, la forme ionique du Cd peut être biodisponible pour les organismes aquatiques, et la transformation du Hg2+ sous sa forme organique toxique, le méthylmercure peut être bioaccumulé et sa dose bioamplifiée le long de la chaîne alimentaire aquatique. Dans ce projet de recherche, l'algue verte Chlamydomonas a été utilisée comme un organisme modèle pour investiguer l'accumulation et la séquestration du cadmium et du mercure dans les cellules algales, leurs toxicités cellulaires et moléculaires, et les mécanismes de protection impliqués dans les cellules. Par conséquent, ce projet de recherche est structuré en trois études en adressant chacune un objectif spécifique. Dans la première étude, la capacité d'accumulation du cadmium a été étudiée chez deux souches d'algues, la souche sauvage Chlamydomonas reinhardtii et la souche acido-tolérante Chlamydomonas CPCC 121 exposées durant 48 h aux différentes concentrations de Cd (100 à 600 µM) sous deux conditions de pH (4 et 7). La souche C. reinhardtii a montré une accumulation plus élevée de Cd par rapport à la souche CPCC 121 en induisant un impact toxique plus fort. En comparaison, Chlamydomonas CPCC 121 a montré une tolérance pour le Cd qui était corrélée avec la diminution de l'accumulation intracellulaire de Cd. Cependant, la capacité d'accumulation de cadmium était la plus faible chez CPCC 121 à pH 4, limitant son utilisation pour les applications de biorestauration. Dans la seconde étude, l'effet de CdCl2 a été étudié sur le niveau de polyphosphate extracytoplasmique (polyP) en utilisant les souches CC-125 et CC-503 ayant une paroi cellulaire déficiente. Les souches de C. reinhardtii ont été exposées pendant 24-72 h aux différentes concentrations de Cd (200-600 µM). Les résultats ont montré la diminution de la synthèse ou la dégradation de polyP extracytoplasmique qui était corrélée avec l'accumulation de Cd, même chez la souche CC-503 avec un niveau inférieur de polyP. En plus, le niveau du polyP a été diminué en relation avec la diminution du ratio Fv/FM pour les deux souches pendant 48 h. En comparaison avec CC-125, le niveau de polyP n'a pas été récupéré après 72 h chez CC-503. Cependant, les deux souches d'algues ont accumulé une quantité considérable de Cd dans leur biomasse et le polyP n'a pas participé à la séquestration de Cd. Par conséquent, cette étude a montré l'effet du Cd sur le niveau de polyP qui était dépendant de la concentration de Cd, tandis que le Cd a inhibé le taux de la croissance cellulaire indépendamment de la concentration de Cd. En utilisant C. reinhardtii, le niveau de polyP peut être utilisé comme un biomarqueur de la toxicité des métaux, tels que le Cd. Dans la troisième étude, l'accumulation et l'effet de la toxicité du mercure a été déterminé chez deux souches de C. reinhardtii, CC-125 et CC-503 ayant une paroi cellulaire déficiente, pendant 24-72 h d'exposition à 1-7 µM de Hg. Le niveau de polyP extracytoplasmique a été déterminé afin de comprendre le rôle physiologique de polyP dans les cellules algales traitées au Hg. Lorsque les cellules d'algues ont été exposées à 1 et 3 µM de Hg, l'accumulation du Hg était corrélée avec la dégradation de polyP pour les deux souches. Ces résultats suggèrent que la dégradation de polyP a participé dans la séquestration de Hg, même chez CC-503 avec un niveau inférieur de polyP. Ce mécanisme pourrait expliquer à 72 h la récupération du niveau de polyP, la performance de la photochimie du PSII, la faible inhibition du taux de la croissance cellulaire, et la faible accumulation de Hg dans la biomasse. Nos résultats montrent que le changement du niveau de polyP est corrélé avec l'accumulation et l'effet du mercure sur les cellules d'algues, permettant son utilisation comme un biomarqueur de la toxicité du Hg. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cadmium, Mercure, Accumulation, Toxicité, Tolérance, Polyphosphate, polyP extracytoplasmique, Algue verte, Chlamydomonas reinhardtii, Chlamydomonas CPCC 121.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Dewez, David
Mots-clés ou Sujets: Cadmium / Mercure / Toxicologie / Bioaccumulation / Séquestration / Résistance des plantes aux métaux lourds / Chlamydomonas / Polyphosphates
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département de chimie
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 29 nov. 2018 13:39
Dernière modification: 29 nov. 2018 13:39
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/11931

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