Présentation des axes du GdR

Axe 3

Impact et transfert des phycotoxines dans les écosystèmes marins

Coordinateurs : Philippe Soudant, Damien Tran

Equipes impliquées : UMR6539-LEMAR, IUEM, Plouzané, IFREMER-PHYC, LER Morbihan-Pays de Loire, LER Languedoc Roussillon / Sète ; UMR5805-EPOC,  UMR 8187 LOG – ULCO-UL1, UMR ECOSYM, IAEA Monaco

Les efflorescences de phytoplancton toxique peuvent avoir des effets généralement aigus sur les organismes marins. Les organismes qui ne peuvent pas se déplacer (organismes sessiles) et fuir ces efflorescences sont les plus touchés. Le caractère aigu des expositions est lié à la fois au mode d’action des toxines et à la forte concentration des cellules productrices de toxines. Ces expositions aiguës induisent des réponses physiologiques et cellulaires, ainsi que des lésions et des pathologies pouvant provoquer la mort des organismes exposés.

Les premiers organismes affectés par les efflorescences de phytoplancton toxique sont donc les bivalves filtreurs, qui forment la majeure partie des consommateurs primaires des micro-algues. Les palourdes, les coques, les moules, les huîtres, les coquilles Saint Jacques, et les donaces sont les espèces exploitées les plus exposées. Ces efflorescences représentent clairement un stress pour les espèces consommant du phytoplancton, avec un impact potentiel sur les stocks de pêches et les cheptels cultivés. Néanmoins, contrairement aux effets des toxines sur la santé humaine, les effets sub-létaux de ces efflorescences sur la biologie (comportement, croissance, reproduction, immunité) des organismes exploités restent mal évalués. Les effets des toxines peuvent être variés. Dans le cas des coquillages, il a pu être observé des modifications de l’activité valvaire, des lésions du manteau, des branchies et des glandes digestives, des modifications des paramètres immunitaires, l’inhibition de l’éclosion des œufs et la réduction de la survie larvaire, des déformations irréversibles ou des arrêts de croissance de la coquille, etc.

Il est également intéressant de noter que, face à ces épisodes toxiques, certains bivalves ont développé des stratégies et des mécanismes de défenses permettant leur survie : fermeture des valves, réduction de la filtration, production de pseudo-fèces (les particules sont captées mais non ingérées). Récemment il a été démontré que des expositions répétées et/ou continues à des phycotoxines (PST notamment) induisaient l’émergence de modifications génétiques (pressions de sélection) conférant une certaine résistance à ces phycotoxines et favorisant ainsi leur accumulation à de très hauts niveaux. D’une façon générale, le polymorphisme génétique des protéines cibles des phycotoxines chez les bivalves est particulièrement important à évaluer au regard de ces éventuels conséquences en terme d’exposition accrue pour les consommateurs.

Il existe très peu d’études concernant les effets à long terme d’une bioaccumulation de phycotoxines par les organismes marins. De plus, les informations disponibles sont le plus généralement limitées aux espèces exploitées. En effet, la teneur en toxines des coquillages est fonction de l'absorption, du métabolisme et de l'élimination, cette dernière étant dépendante de la localisation tissulaire, cellulaire et sub-cellulaire de la toxine. De plus, l’intensité de ces processus diffère en fonction des toxines et des espèces de coquillages, ou autres organismes marins, ce qui complique la prédiction du risque d'exposition pour les consommateurs de ces organismes contaminés. En effet, l'accumulation et le temps de rétention des toxines varient selon les espèces et dépendent de facteurs intrinsèques et extrinsèques, tels que i) la concentration en micro-algues et la toxicité des cellules algales ii) les taux de filtration, de consommation, et d’absorption de ces micro-algues et iii) l’état physiologique des animaux exposés (e.g. reproduction). Doivent aussi être considérés les cinétiques de bioaccumulation, biotransformation et élimination des toxines par les organismes marins (Shumway, 1990). Des modélisations numériques type DEB des fonctions physiologiques impliquées dans ces processus sont actuellement explorées et sont clairement prometteuses. A terme, ces modèles numériques individuels et populationnels pourront être couplés en amont avec les modèles écosystémiques (cf Axe 2) et en aval avec la modélisation mathématique du risque potentiel (cf Axe 4).

Les organismes qui survivent à l’ingestion de telles toxines peuvent être consommés par un maillon trophique supérieur. Les toxines peuvent ainsi être transférées d’une espèce à une autre le long des chaînes trophiques (biomagnification). Chaque niveau trophique pourra potentiellement être affecté par la toxine qui en provoquant des désordres biologiques pourra même dans certains cas conduire à des mortalités (cas des mammifères et oiseaux contaminés par l’acide domoïque).

Ce GDR nous permettra la mutualisation des compétences spécifiques des équipes de recherches dans les axes de recherche suivant :

  • -    Le développement des nouveaux outils de détection in situ des espèces toxiques et des toxines
  • -    La définition et la description d’espèces, la biogéographie et la variabilité intraspécifique
  • -    La physiologie, le cycle de vie et l’alternance de la reproduction clonale et sexuée
  • -    La phénologie des espèces en rapport aux forçages biotiques et abiotiques et en lien avec l'eutrophisation
  • -    La description d’une efflorescence et l’étude de sa récurrence et éventuellement son invasion dans l’écosystème côtier (données historiques, analyse de sédiments stratifiés).
  • -    Les interactions biologiques

 

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