There is an increasing concern over the safety of engineered nanoparticles (ENPs) to humans and the environment. It is important that the environmental risks of these particles to be tested under research and regulatory schemes, e.g. Nano Risks to the environment & Human Health (NanoReTox) under Seventh Framework Programme (FP7) in EU. Due to their unique properties and the fact that their detection and characterization in complex matrices is challenging, classic analytical methods and test approaches for assessing environmental risk may not be appropriate for ENPs. In this paper I present the challenges associated with ENPs exposure to the estuarine environment and the testing of a chosen ENPs to generate data on ecotoxicity in the test estuarine organisms for further consideration of risk assessment of marine environment. Careful consideration was given to the selection of the test materials (benthic organisms Nereis diversicolor and Scrobicularia plana), the test system and the test exposure conditions (CdS ENPs and aqueous CdS added to filtered natural seawater with a concentration of 10 µg L-1). Evaluation of the exposure effects was carried out by behavioral tests (burrowing kinetics and feeding rate) and biochemical responses (quantification of biomarkers). Multispecies Freshwater Biomonitor®  (MFB) tests and GST analysis results show significant differences in between control group and CdS NPs exposure one, indicating that CdS NPs are potential to cause sublethal effects in test organisms. Our knowledge in environmental risk assessment of ENPs is still limited. Coordinated research is required to gain a better understanding of the factors and processes affecting ENP fate and effects in the environment as well as to develop more usable, robust and sensitive methods for characterization and detection of ENPs in environmental systems. / NanoReTox, FP7 NMP Work Programme

La mitochondrie est un organite intracellulaire permettant la production d’énergie nécessaire à la survie de la cellule. Sa singularité passe par le fait qu’elle possède son propre génome (ADN mitochondrial ou ADNmt) distinct du génome nucléaire (ADNnu). Aussi, contrairement à l’ADNnu qui est transmis par les deux parents, l’ADNmt est lui hérité seulement par la mère chez les animaux. Exceptionnellement, un seul système connu va à l’encontre de cette « loi » d’hérédité. Il s’agit du système de double hérédité uniparentale (Doubly Uniparental Inheritance ou DUI) retrouvé chez plusieurs espèces de bivalves. Les espèces concernées possèdent ainsi 2 lignées d’ADNmt distinctes : une d’origine paternelle (ADNmt M) transmise seulement de pères en fils, et une d’origine maternelle (ADNmt F) transmise par la mère à la fois aux filles et fils. L’hypothèse privilégiée pour expliquer le maintien du système DUI au cours de l’évolution l’engage dans la détermination sexuelle chez les bivalves mais la vérification de cette hypothèse repose entre-autre sur une étude plus élargie de différents systèmes DUI. Jusqu’à maintenant, le DUI a été trouvée chez 46 espèces de bivalves, mais sa distribution chez ce groupe est certainement plus vaste étant donné le nombre d’espèces vivantes estimé à >20000. L’objectif de ce projet est d’étudier (et d’élargir) la distribution taxonomique du système DUI au sein du groupe des mollusques afin d’obtenir les prérequis indispensables à une meilleure compréhension de sa fonction mais également pour en retracer l’origine. Les résultats suggèrent l’absence du système DUI chez cinq espèces de gastéropodes et confirment sa découverte chez deux nouvelles espèces et familles de bivalves [i.e. Scrobicularia plana (Semelidae) et Yoldia hyperborea (Yoldiidae)]. En s’appuyant sur les résultats phylogénétiques, nous favorisons l’hypothèse d’une origine unique pour ce système. Finalement, la nouvelle distribution taxonomique proposée ici confirme la présence du système DUI chez 103 espèces de bivalves appartenant à 12 familles. / Mitochondria are semi-independent organelles, mostly known for their role in energy production necessary for cell survival. Several characteristics make them unique: they have their own genome, the mitochondrial DNA (mtDNA), and contrary to the nuclear genome (nuDNA), they are inherited uniparentally by Strict Maternal Inheritance (SMI) in animal species. Exceptionally, one model of mitochondrial inheritance found in some Bivalvia goes against the rule of SMI. It is called the Doubly Uniparental Inheritance (DUI) system. The species concerned possess two distinct mitochondrial lineages: one transmitted by the male (M mtDNA) to his sons only, and the other by the female to both sons and daughters. The most likely hypothesis to explain the retention of the DUI system in evolution involves him in sexual determination in bivalves but a widened study on different DUI systems is needed to verify this hypothesis. Until now, the DUI system has been described in 46 bivalve species but its distribution in this group might be broader given the total number of living species estimated to >20000. This project aimed to study (and broaden) taxonomic distribution of DUI within mollusks as a necessary prerequisite to a better understanding of its function and its origin. The results suggest the absence of DUI in five gastropods species and confirm its discovery in two new bivalves species and families [i.e. Scrobicularia plana (Semelidae) and Yoldia hyperborea (Yoldiidae)]. Based on phylogenetic data, we favor the hypothesis of a single origin of DUI. Finally, the new taxonomy proposed here confirms the presence of the DUI system in 103 bivalves species belonging to 12 families.

Des modifications dans le gène codant pour la sous-unité II du cytochrome c oxydase du génome mâle (Mcox2) ont été recensées chez des espèces de bivalves présentant un mode unique de transmission mitochondriale nommé double transmission uniparentale (DUI). Dans la DUI, les mitochondries paternelles (et leur ADNmt mâle) ainsi que les mitochondries maternelles (et leur ADNmt femelle) sont transmises aux descendants mâles. Scrobicularia plana, une espèce de bivalves présentant ce modèle d'hérédité, possède une insertion importante d'environ 4,8 kb dans son gène Mcox2 qui ne change pas le cadre de lecture et qui est traduite en un polypeptide de 1 892 acides aminés, ce qui en fait la plus grande protéine COX2 connue à ce jour chez les métazoaires. L’objectif de cette étude était de caractériser l'évolution et la fonction potentielle de l'insertion dans Mcox2 chez S. plana par RT-PCR, tests immunologiques et analyses bio-informatiques. L'insertion est présente parmi les individus de différentes populations, contient des variations dans la longueur de sa séquence, est riche en zones de désordre intrinsèque et évolue sous sélection purificatrice. La longue insertion pourrait modifier la structure 3D du complexe IV de la chaîne de transport d'électrons (CTE), affectant sa fonction dans la phosphorylation oxydative (OXPHOS) ce qui pourrait expliquer les faibles taux d'OXPHOS observés dans les mitochondries mâles des bivalves à DUI. L'insertion pourrait également modifier le métabolisme mitochondrial mâle en interagissant avec d'autres complexes de la CTE et avec l'ATP synthase. Comme pour les autres modifications de Mcox2 chez les bivalves à DUI, un rôle potentiel dans la détermination du sexe peut être prédit pour MCOX2 chez S. plana. / Modifications in the cytochrome c oxidase subunit II gene of male-transmitted genome (Mcox2) have been found in some bivalve species that exhibit a unique mode of mitochondrial transmission named doubly uniparental inheritance (DUI). In DUI, paternal mitochondria (and their male mtDNA) as well as maternal mitochondria (and their female mtDNA) are transmitted to male offspring. Scrobicularia plana, a bivalve specie exhibiting this inheritance model possesses an important in-frame insertion of approximately 4,8 kb in its Mcox2 gene that is translated into a polypeptide of 1 892 amino acids making it the largest metazoan COX2 protein known to date. The aim of this study was to characterize the evolution and possible function of the Mcox2 insertion in S. plana through RT-PCRs, immunoassays, and bioinformatic analysis. The insertion is present amongst individuals from different populations, contains some variations in its sequence length, is rich in intrinsically disordered regions and evolves under purifying selection. The long insertion could modify the 3D structure of complex IV in the electron transport chain (ETC), impacting its function in oxidative phosphorylation (OXPHOS) which could explain low OXPHOS rates that were found in male mitochondria of DUI bivalves. The insertion could also alter male mitochondrial metabolism by interacting with other complexes of the ETC and with ATP synthase. As for other modifications of Mcox2 in DUI bivalves, a role in sex determination can also be predicted for MCOX2 in S.plana.