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Organotropism, toxico-kinetic and fate of metal contaminants in a freshwater sentinel species Gammarus fossarum
No full textLargement dispersés dans les milieux aquatiques, les métaux ou Éléments Traces Métalliques (ETM) comme le cadmium (Cd) ou le zinc (Zn), du fait de leur toxicité, font l’objet d’une surveillance dans les masses d'eau, telle que défini par la Directive Cadre sur l'Eau (DCE). Cependant, les indicateurs qui en sont issus ne font pas état de la bioaccumulation et l’intégration de ces métaux dans le vivant. L'utilisation d'espèces bioindicatrices dans cette surveillance intègre l’ensemble des processus incluant variables biotiques ou abiotiques qui détermine la biodisponibilité et l'accumulation des métaux par les organismes. Les gammares sont très utilisés pour la biosurveillance, notamment sur la base des concentrations de contaminants mesurées dans les organismes. Jusqu'à présent les études de la bioaccumulation des ETM chez cet organisme ont cependant été effectués essentiellement au niveau de l'organisme entier et il existe très peu de données au niveau des tissus/organes. Ces données sont pourtant essentielles pour comprendre la complexité des processus régissant la bioaccumulation. Dans les travaux présentés dans ce manuscrit, nous avons cherché, chez des gammares males de l'espèce Gammarus fossarum, à améliorer la compréhension de la bioaccumulation des métaux en cherchant à : i) étudier l'organotropisme des métaux ; ii) comprendre le rôle des organes dans la bioaccumulation des métaux ; iii) étudier les processus ADME (d'Absorption/Assimilation, de Distribution, "de Métabolisation/Méthylation" et d'Élimination) régissant la gestion et le devenir des métaux ; et iii) savoir si des facteurs comme la voie d'accumulation, le caractère essentiel ou non, ou enfin la concentration d'exposition ont une influence sur les processus de bioaccumulation. Pour cela un protocole expérimental spécifique a été mis en place, couplant les outils sensibles radiotraceurs, pour suivre l’accumulation et la dépuration des ETM, aux modèles toxico-cinétiques un- et/ou multi-compartiments couplés à l'inférence Bayésienne pour formaliser le devenir interne des ETM. Les résultats montrent que l'organotropisme, la toxico-cinétique et le devenir des métaux sont spécifiques : i) au métal en lui-même, montrant des motifs de bioaccumulation différents entre le Cd, le mercure (Hg), et le Zn, indépendant du caractère essentiel ou non-essentiel du métal ; ii) à la voie d'accumulation, montrant une très forte concentration du Cd dans les branchies après une accumulation par la voie trophique et une absence d'accumulation dans ce même organe par la voie trophique. Cependant, les travaux présentés ici n'ont pas démontré d'influence de la concentration d'exposition en Cd sur l'organotropisme, les processus ADME ou le devenir du Cd chez le gammare. Ce travail préliminaire pourrait aider à améliorer la précision des résultats obtenus via les modèles TKTD, utilisés en évaluation du risque environnemental, en aidant à développer et inclure une réelle partie TK.Widely dispersed in aquatic environments, metals or Trace Metal Elements (TMEs) such as cadmium (Cd) or zinc (Zn) are monitored in waters, due to their toxicity, as defined by the Water Framework Directive (WFD). However, the derived indicators do not informed on the bioaccumulation and integration of these metals in living organisms. The use of bioindicator species in this monitoring integrates all processes including biotic or abiotic variables that determine the bioavailability and accumulation of metals by organisms. Gammarids are widely used for biomonitoring, particularly on the basis of contaminant concentrations measured in organisms. Until now, however, studies of the bioaccumulation of TMEs in this organism have been carried out mainly at the level of the whole organism and there are very few data at the level of tissues/organs. These data are essential to understand the complexity of the processes governing bioaccumulation. In the work presented in this manuscript, we sought, in male gammarids of the species Gammarus fossarum, to improve the understanding of metal bioaccumulation by seeking to: i) study the organotropism of metals; ii) understand the role of organs in metal bioaccumulation; iii) study the ADME (Absorption/Assimilation, Distribution, "Metabolization/Methylation" and Elimination) processes governing the handling and fate of metals; and iii) find out if factors such as the pathway of accumulation, the essentiality or non-essentiality, or finally the concentration of exposure have an influence on bioaccumulation processes. For this purpose, a specific experimental protocol was set up, coupling sensitive radiotracer tools to follow the accumulation and elimination of TMEs, to one- and/or multi-compartment toxicokinetic models coupled to Bayesian inference to formalize the internal fate of TMEs. The results show that organotropism, toxicokinetics and fate of metals are specific: i) to the metal itself, showing different bioaccumulation patterns between Cd, mercury (Hg), and Zn, independent of the essential or non-essential character of the metal; ii) to the accumulation pathway, showing a very high concentration of Cd in the gills after accumulation by the trophic pathway and an absence of accumulation in this same organ by the trophic pathway. However, the work presented here did not demonstrate an influence of Cd exposure concentration on organotropism, ADME processes or Cd fate in gammarids. This preliminary work could help improve the accuracy of results obtained via TKTD models, used in environmental risk assessment, by helping to develop and include a real TK part
Bioaccumulation et effets du mercure chez la seiche dans le contexte de l’acidification des océans
No full textLa seiche commune, Sepia officinalis, est un céphalopode côtier connu pour ses performances écophysiologiques soutenues par un large répertoire de comportements lui permettant, malgré son cycle de vie court, de tenir un rôle central dans les réseaux trophiques. Cependant, elle est également connue pour accumuler efficacement les éléments métalliques tel que le mercure (Hg), un contaminant neurotoxique sous sa forme organique (methylmercure ; MeHg). De plus, dans le contexte des changements environnementaux globaux, l’acidification des océans (AO) induite par l’augmentation des émissions de CO2, peut impacter le métabolisme, le développement et le système nerveux central, notamment chez les jeunes stades de vie. Le présent travail a donc pour but d’étudier les effets de l’AO sur la bioaccumulation du Hg et les effets de ces deux neurotoxiques (Hg et CO2) sur le comportement et les performances cognitives chez les juvéniles de seiches. Préalablement, des mesures in-situ ont montré que le Hg s’accumulait dans le cerveau des céphalopodes sous forme méthylé (MeHg). Par ailleurs, les approches expérimentales utilisant des traceurs isotopiques (stables et radioactif) du Hg ont démontré que l’accumulation du Hg total provenait majoritairement de l’assimilation du MeHg présent dans les proies, en comparaison à l’accumulation du mercure inorganique (iHg) par voie dissoute. Ce MeHg est ensuite très fortement retenu malgré la mise en évidence de processus de déméthylation du Hg dans la glande digestive. Étonnamment, l’AO n’a aucun effet sur les efficacités de la bioaccumulation et le métabolisme du Hg. En termes d’effets, des essais comportementaux ont montré que le Hg et CO2, seuls ou combinés, n’impactaient pas l’acuité visuelle et les performances de prédation chez les juvéniles. Par contre, ces deux derniers induisent une augmentation de l’activité locomotrice, compromettant le comportement défensif à travers notamment une altération de la coloration disruptive et un non-alignement de la latéralisation. Parmi les processus neuronaux susceptibles d’être impactés par le Hg et le CO2, le système GABAergique a été analysé dans les lobes optiques mais n’a montré aucun lien évident avec les réponses comportementales suggérant des processus d’effets plus complexes. L’ensemble de ce travail questionne donc les effets des conditions futures de l’océan sur les juvéniles de seiches, et plus largement les impacts sur les populations de céphalopodes.The common cuttlefish, Sepia officinalis, is a coastal cephalopod known for its eco physiological performance supported by a wide repertoire of behaviors that allows it, despite its short life cycle, to play a central role in food webs. However, it is also known to efficiently accumulate metallic elements such as mercury (Hg), a neurotoxic contaminant in its organic form (methylmercury; MeHg). Moreover, in the context of global changes, ocean acidification (OA) induced by the increase of CO2 emissions, can impact metabolism, development and the central nervous system, especially in young life stages. The present work therefore aims to study the effects of OA on Hg bioaccumulation and the effects of these two neurotoxicants (Hg and CO2) on behavior and cognitive performance in juvenile cuttlefish. In the first place, in-situ measurements showed that Hg accumulated in the brain of cephalopods in methylated form (MeHg). Moreover, experimental approaches using isotopic tracers (stable and radioactive) of Hg have shown that the accumulation of total Hg comes mainly from the assimilation of MeHg present in preys, compared to the accumulation of inorganic mercury (iHg) dissolved in seawater. This MeHg is then very strongly retained despite evidence of Hg demethylation processes in the digestive gland. Surprisingly, OA has no effect on the bioaccumulation efficiencies and metabolism of Hg. In terms of effect, behavioral assays showed that Hg and CO2, alone or in combination, did not impact visual acuity and predation performance in juveniles. However, both induced an increase in locomotor activity, compromised defensive behavior through, in particular, an alteration of disruptive coloration and a non-alignment of lateralization. Among the neural processes likely to be impacted by Hg and CO2, the GABAergic system was analyzed in the optic lobes but showed no obvious link with behavioral responses suggesting more complex effect processes. All of this work therefore questions the effects of future ocean conditions on juvenile’s cuttlefish, and more broadly the impacts on cephalopod populations
Incorporation des métaux dans les œufs de la seiche commune Sepia officinalis et effets potentiels sur les fonctions digestives et immunitaires
No full textThe common cuttlefish Sepia officinalis makes large reproductive migrations in spring to mate and spawn in coastal waters. The eggs are laid in shallow waters and are therefore likely subjected to the anthropogenic contaminations leading to potential toxicity effects of metals during the embryonic development. In this study, cuttlefish eggs revealed efficient accumulation capacities following exposure to 9 dissolved radiotracers (110mAg, 241Am, 109Cd, 57Co, 134Cs, 203Hg, 54Mn, 210Pb and 65Zn) all along the development time. In this context, the eggshell played a key role in the accumulation process, as the greatest fraction of most of these elements remained associated with its glycoproteic components. The radiotracers distribution showed that the eggshell acts as an efficient shield against trace element penetration during organogenesis, i.e. during the first month of development. A selective permeability of the eggshell appeared during the last stages of the development, i.e when the embryo growth began until hatching. The trace element capacities to diffuse through the eggshell seemed to be dependent of their chemical properties and of the biological processes of the embryogenesis. Thus, metals could be accumulated in the embryo with various affinities (i.e. Ag >> Zn > Hg > Mn > Co ≈ Cd > 134Cs ≠ 241Am, Pb).All along the development time, the exposure of the eggs to Ag, Cd and Cu (1, 0.5 and 250 µg.l-1, respectively) in experimental conditions showed no effect on the egg growth and did not induce abnormalities or mortality in embryos, confirming the protective role of the eggshell during organogenesis. However, during the last developmental stages, Ag and Cd reduced the acid phosphatase activities, which are involved in the digestive processes, whereas Cu acted as an activator. Moreover, phenoloxidase-like activity, which is here reported in the embryo for the first time, was modulated during the post-organogenesis phase, following exposure to dissolved Ag and Cu.Despite the protective role of the eggshell during the organogenesis, trace elements would be accumulated in the embryo during the first developmental stages following their maternal transfer in the egg. In this context, radiotracers technique highlighted that the maternal transfer was a selective way, 1) with only Ag, Se and Zn being transferred following a dietary exposure of the female to 110mAg, 241Am, 109Cd, 60Co, 134Cs, 54Mn, 75Se and 65Zn, and 2) Se and Zn being incorporated in the vitellus whereas Ag was found in similar proportions in the vitellus and in the eggshell.Au printemps, la seiche commune Sepia officinalis effectue des migrations du large vers la côte pour se reproduire et mourir. La ponte a lieu en zone côtière, sujette à la contamination métallique d'origine anthropique, ce qui pose la question de la toxicité des éléments traces sur le développement embryonnaire. Dans ce travail, l'exposition à neuf radiotraceurs (110mAg, 241Am, 109Cd, 57Co, 134Cs, 203Hg, 54Mn, 210Pb et 65Zn) durant toute la durée du développement révèle que l'œuf de seiche possède de grandes capacités de bioaccumulation des éléments traces. Dans ce contexte, la capsule glycoprotéique de l'œuf joue un rôle majeur en fixant la plus grande proportion de ces éléments. La distribution des radiotraceurs dans l'œuf montre que cette capsule constitue une barrière protectrice contre la pénétration des métaux depuis la ponte jusqu'à la fin de l'organogenèse. Cependant, lorsque la phase de croissance de l'embryon et de l'œuf commence, la capsule montre progressivement une perméabilité sélective aux éléments traces jusqu'à l'éclosion. La disposition des composants de la capsule à les laisser diffuser à travers les différentes enveloppes qui la composent semble dépendante des propriétés chimiques des éléments traces mais aussi des processus biologiques liés à l'embryogenèse. Ainsi, certains éléments pénètrent dans l'œuf et s'accumulent dans l'embryon avec une affinité variable (i.e. Ag >> Zn > Hg > Mn > Co ≈ Cd > 134Cs ≠ 241Am, Pb).Des expositions sur le long terme à l'Ag, au Cd et au Cu dissous (1, 0,5 et 250 µg.l-1, respectivement) en condition expérimentale, n'ont aucun effet sur la croissance de l'œuf et n'induisent ni malformation, ni mortalité des embryons, confirmant l'effet protecteur de la capsule pendant les stades sensibles de l'embryogenèse. Néanmoins, pendant la période de croissance de l'embryon, l'Ag et le Cd semblent ralentir l'augmentation de l'activité des phosphatases acides, impliquée dans les processus digestifs alors que le Cu révèle un effet stimulateur. De même, l'activité de type phénoloxydase, impliquée dans les fonctions immunitaires des Invertébrés, décrite pour la première fois dans l'embryon de seiche, est modulée par l'Ag et le Cu, lors de la phase post-organogenèse. Malgré le rôle protecteur de la capsule durant l'organogenèse, les éléments traces peuvent s'accumuler dans les embryons dès les premiers stades de développement du fait de leur apport par transfert maternel. Dans ce contexte, l'utilisation des radiotraceurs montre que le transfert de la mère à l'œuf est sélectif, 1) seuls l'Ag, le Se et le Zn étant transférés suite à une exposition de la mère par de la nourriture marquée au 110mAg, à l'241Am, au 109Cd, au 60Co, au 134Cs, au 54Mn, au 75Se et au 65Zn et 2) le Se et du Zn étant stockés dans le vitellus de l'œuf alors que l'Ag se retrouve à la fois dans le vitellus et la capsule
Incorporation des métaux dans les œufs de la seiche commune Sepia officinalis et effets potentiels sur les fonctions digestives et immunitaires
No full textThe common cuttlefish Sepia officinalis makes large reproductive migrations in spring to mate and spawn in coastal waters. The eggs are laid in shallow waters and are therefore likely subjected to the anthropogenic contaminations leading to potential toxicity effects of metals during the embryonic development. In this study, cuttlefish eggs revealed efficient accumulation capacities following exposure to 9 dissolved radiotracers (110mAg, 241Am, 109Cd, 57Co, 134Cs, 203Hg, 54Mn, 210Pb and 65Zn) all along the development time. In this context, the eggshell played a key role in the accumulation process, as the greatest fraction of most of these elements remained associated with its glycoproteic components. The radiotracers distribution showed that the eggshell acts as an efficient shield against trace element penetration during organogenesis, i.e. during the first month of development. A selective permeability of the eggshell appeared during the last stages of the development, i.e when the embryo growth began until hatching. The trace element capacities to diffuse through the eggshell seemed to be dependent of their chemical properties and of the biological processes of the embryogenesis. Thus, metals could be accumulated in the embryo with various affinities (i.e. Ag >> Zn > Hg > Mn > Co ≈ Cd > 134Cs ≠ 241Am, Pb).All along the development time, the exposure of the eggs to Ag, Cd and Cu (1, 0.5 and 250 µg.l-1, respectively) in experimental conditions showed no effect on the egg growth and did not induce abnormalities or mortality in embryos, confirming the protective role of the eggshell during organogenesis. However, during the last developmental stages, Ag and Cd reduced the acid phosphatase activities, which are involved in the digestive processes, whereas Cu acted as an activator. Moreover, phenoloxidase-like activity, which is here reported in the embryo for the first time, was modulated during the post-organogenesis phase, following exposure to dissolved Ag and Cu.Despite the protective role of the eggshell during the organogenesis, trace elements would be accumulated in the embryo during the first developmental stages following their maternal transfer in the egg. In this context, radiotracers technique highlighted that the maternal transfer was a selective way, 1) with only Ag, Se and Zn being transferred following a dietary exposure of the female to 110mAg, 241Am, 109Cd, 60Co, 134Cs, 54Mn, 75Se and 65Zn, and 2) Se and Zn being incorporated in the vitellus whereas Ag was found in similar proportions in the vitellus and in the eggshell.Au printemps, la seiche commune Sepia officinalis effectue des migrations du large vers la côte pour se reproduire et mourir. La ponte a lieu en zone côtière, sujette à la contamination métallique d'origine anthropique, ce qui pose la question de la toxicité des éléments traces sur le développement embryonnaire. Dans ce travail, l'exposition à neuf radiotraceurs (110mAg, 241Am, 109Cd, 57Co, 134Cs, 203Hg, 54Mn, 210Pb et 65Zn) durant toute la durée du développement révèle que l'œuf de seiche possède de grandes capacités de bioaccumulation des éléments traces. Dans ce contexte, la capsule glycoprotéique de l'œuf joue un rôle majeur en fixant la plus grande proportion de ces éléments. La distribution des radiotraceurs dans l'œuf montre que cette capsule constitue une barrière protectrice contre la pénétration des métaux depuis la ponte jusqu'à la fin de l'organogenèse. Cependant, lorsque la phase de croissance de l'embryon et de l'œuf commence, la capsule montre progressivement une perméabilité sélective aux éléments traces jusqu'à l'éclosion. La disposition des composants de la capsule à les laisser diffuser à travers les différentes enveloppes qui la composent semble dépendante des propriétés chimiques des éléments traces mais aussi des processus biologiques liés à l'embryogenèse. Ainsi, certains éléments pénètrent dans l'œuf et s'accumulent dans l'embryon avec une affinité variable (i.e. Ag >> Zn > Hg > Mn > Co ≈ Cd > 134Cs ≠ 241Am, Pb).Des expositions sur le long terme à l'Ag, au Cd et au Cu dissous (1, 0,5 et 250 µg.l-1, respectivement) en condition expérimentale, n'ont aucun effet sur la croissance de l'œuf et n'induisent ni malformation, ni mortalité des embryons, confirmant l'effet protecteur de la capsule pendant les stades sensibles de l'embryogenèse. Néanmoins, pendant la période de croissance de l'embryon, l'Ag et le Cd semblent ralentir l'augmentation de l'activité des phosphatases acides, impliquée dans les processus digestifs alors que le Cu révèle un effet stimulateur. De même, l'activité de type phénoloxydase, impliquée dans les fonctions immunitaires des Invertébrés, décrite pour la première fois dans l'embryon de seiche, est modulée par l'Ag et le Cu, lors de la phase post-organogenèse. Malgré le rôle protecteur de la capsule durant l'organogenèse, les éléments traces peuvent s'accumuler dans les embryons dès les premiers stades de développement du fait de leur apport par transfert maternel. Dans ce contexte, l'utilisation des radiotraceurs montre que le transfert de la mère à l'œuf est sélectif, 1) seuls l'Ag, le Se et le Zn étant transférés suite à une exposition de la mère par de la nourriture marquée au 110mAg, à l'241Am, au 109Cd, au 60Co, au 134Cs, au 54Mn, au 75Se et au 65Zn et 2) le Se et du Zn étant stockés dans le vitellus de l'œuf alors que l'Ag se retrouve à la fois dans le vitellus et la capsule
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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