Présentation des axes du GdR

Axe 1

1. Diversité des micro-algues toxiques/nuisibles, synthèse et transformation de toxines et métabolites, défis analytiques

Coordinateurs : Ronel Biré, Nicolas Chomérat, Véronique Martin-Jezequel

Equipes impliquées : IFREMER-PHYC, ANSES-LNR, IFREMER Concarneau, UMR 7266, LIENSs Université de La Rochelle, MMS Université de Nantes, Institut Louis Malardé (ILM).

L’anthropisation et les changements globaux amènent à une modification profonde des milieux aquatiques et des développements de HAB (Hallegraeff, 2010) et donc à l’arrivée potentielle d’espèces nouvelles sur les côtes françaises (Gambierdiscus, etc.). La connaissance de ces organismes reste souvent limitée pour certains groupes. Par exemple, dans le cas des dinoflagellés ichtyotoxiques, l’utilisation d’outils moléculaires a permis de révéler une diversité bien plus grande que celle estimée jusqu’alors (Nézan et al. 2014). La description (taxonomie)/surveillance des espèces toxiques et leur biogéographie doivent donc être développées afin de définir au mieux les risques existants et futurs. Cette reconnaissance sur le terrain doit permettre en corollaire l’étude de leurs caractéristiques écophysiologiques et toxiniques  (cf axe 2).

Si de nombreuses espèces de micro-algues toxiques sont/seront à découvrir, il en va de même des toxines associées et autres métabolites bioactifs. L’identification des phycotoxines est un domaine de recherche qui a émergé dans les années 1930 (découverte de la saxitoxine suite à des intoxications par des coquillages). Depuis, entre 300 et 500 composés ont été identifiés, mais pour la plupart de ces molécules leur implication réelle n’est toujours pas démontrée. Les enjeux croissants en matière de sécurité sanitaire, le durcissement de la réglementation européenne, nous conduisent à accroître l’effort de recherche en matière de caractérisation des biotoxines marines et leur devenir dans les chaînes alimentaires de l’Homme, via les bivalves et les poissons en particulier. Sont concernés :

  1. Les groupes des phycotoxines qui touchent les côtes françaises : i) le groupe acide domoïque produit par les diatomées du genre Pseudo-nitzschia ; ii) le groupe acide okadaïque produit par les dinoflagellés Dinophysis et Prorocentrum lima; iii) le groupe saxitoxine produit par les dinoflagellés Alexandrium ; iv) le groupe ovatoxine/palytoxine produit par le dinoflagellé benthique Ostreopsis ; v) les groupes pinnatoxines et spirolides produits par Vulcanodinium rugosum  et par Alexandrium ostenfeldii  respectivement ; vi) le groupe des ciguatoxines, phycotoxines non encore repérées en France métropolitaine, produites par les dinoflagellés benthiques du genre Gambierdiscus. Ces dinoflagellés et les poissons vecteurs ont été trouvés en Méditerranée et en Atlantique (Madère, Canaries) et sont très présents dans les DROM «Départements et Régions d’Outre-Mer» (Polynésie, Nouvelle-Calédonie, Océan indien et Antilles) ;

  2. Les groupes de phycotoxines non encore signalés sur le littoral français (métropole et DROM) mais susceptibles de l’être un jour (imines cycliques autres que pinnatoxines et spirolides, brévétoxines…) ;

  3. Les composés bio-actifs autres que les phycotoxines :

    a. Des composés hémolytiques, cytotoxiques, ichtyotoxiques et allélopathiques, produits par de nombreuses espèces de micro-algues et toxiques pour la faune et la flore aquatique
    b. Les cyanotoxines synthétisées par les cyanobactéries marines ou d’eaux douce (anatoxines, microcystines, BMAA…), ou similaires à celles produites par les dinoflagellés (saxitoxine, palytoxine). Le risque de transfert des cyanotoxines dans les produits de la mer reste à évaluer.

Lors du phénomène de bioamplification le long de la chaine trophique, ces toxines/composés bioactifs peuvent aussi faire l’objet de réactions biochimiques (métabolisation) dans les organismes accumulateurs se traduisant éventuellement par la formation de dérivés plus ou moins toxiques (Lien avec l’axe 4), métabolites qu’il convient d’identifier et de caractériser.

L’analyse de ces molécules constitue un véritable défi analytique pour diverses raisons, parmi lesquelles :
      - La diversité des analogues à analyser
      - La complexité des matrices (depuis l’algue productrice jusqu’aux différents maillons trophiques impliqués tels que coquillages, poissons, crustacés)
      - Le manque d’étalons et de matériaux de référence pour le développement et la validation de méthodes
      - Le manque de sensibilité de certaines méthodes existantes.

L’utilisation de la spectrométrie de masse est devenue incontournable pour l’identification et la description de nouveaux dérivés et métabolites, pour l’évaluation du devenir des phycotoxines dans les chaînes alimentaires, et pour mieux appréhender le risque sanitaire  (Zendong et al., 2015, 2016a et b). L’analyse peut se faire de manière ciblée lorsque l’on sait quelles toxines rechercher mais dans le cas de toxines émergentes, l’approche non ciblée est plus pertinente, approche qui repose notamment sur la spectrométrie de masse en haute résolution et le traitement du large volume de données généré (analyse chimiométrique). Les méthodes omiques sont du registre des analyses non ciblées.

L’analyse chimique n’est pas nécessairement la seule et unique réponse aux défis analytiques et dans certains cas, comme celui des ciguatoxines ou de la palytoxine/ovatoxines, des méthodes biologiques s’avèrent plus sensibles (test cellulaire et test hémolytique, respectivement).

Si la diversité des approches analytiques permet d’avoir accès à des informations complémentaires, elle pose la question de la justesse des résultats produits selon les méthodes utilisées ; une question à laquelle il peut être possible d’apporter des éléments de réponse via des exercices d’inter-comparaison.

L’ensemble des techniques développées ainsi que les données acquises contribueront à améliorer la caractérisation des biotoxines marines, ainsi qu’à la compréhension des processus de leur métabolisation / dégradation en vue de mieux apprécier le risque sanitaire à l’égard des micro-algues toxiques.

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