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article du mois – Laboratoire LEMAR UMR 6539

Distribution spatiale des assemblages de poissons tropicaux

Fond marin

La distribution spatiale complète des assemblages de poissons tropicaux à partir de l’acoustique multifréquence respecte le cadre de l’effet de masse des îles.

La description de la distribution des poissons et des caractéristiques environnementales qui leur sont associées est la première étape pour comprendre comment les communautés de poissons sont structurées dans l’espace. C’est une étape nécessaire pour mener la Planification Spatiale Marine (PSM) et appliquer des politiques de protection pertinentes.

Résumé

Les écosystèmes marins tropicaux présentent une grande biodiversité et fournissent des ressources pour la pêche artisanale et le tourisme. Cependant, des informations précises sur la distribution spatiale des poissons font défaut, ce qui limite notre capacité à concilier exploitation et conservation. Nous avons combiné l’acoustique aux observations vidéo pour fournir une description complète de la distribution des poissons dans un environnement tropical typique, l’archipel Fernando de Noronha (FNA) au large du nord-est du Brésil. Nous avons identifié et classé tous les échos acoustiques en dix assemblages de poissons et deux espèces de baliste. Ceci a permis de relier les différents modèles spatiaux à une série de facteurs environnementaux et au niveau de protection. Nous fournissons la première estimation de la biomasse du baliste noir Melichthys niger, un acteur clé en milieu tropical. En comparant les effets des récifs euphotiques et mésophotiques, nous montrons que la topographie est plus importante que la profondeur, le rebord du plateau étant le point chaud le plus important. Nous complétons également le portrait de l’effet de masse des îles en révélant une dissymétrie spatiale claire concernant la distribution des poissons. En effet, alors que la productivité primaire est plus élevée en aval, les poissons se concentrent en amont. La distribution complète des poissons fournie par notre approche est directement utilisable pour mettre en œuvre une planification de l’espace marin reposant sur des bases scientifiques.

Représentation synthétique de l’effet de masse insulaire illustré par le cas de Fernando de Noronha.

Référence

Salvetat, J., Bez, N., Habasque, J., Lebourges-Dhaussy, A., Lopes, C., Roudaut, G., Simier, M., Travassos, P., Vargas, G., and Bertrand, A. 2022. Comprehensive spatial distribution of tropical fish assemblages from multifrequency acoustics and video fulfils the island mass effect framework. Scientific Reports 12(1): 8787. Nature Portfolio, Berlin. doi:10.1038/s41598-022-12409-9.

Réponse de défense immunitaire de la coquille Saint-Jacques

Des analyses physiologiques et protéomiques comparatives révèlent la réponse de défense immunitaire de la coquille Saint-Jacques Pecten maximus en présence de la toxine paralysante des mollusques (PST) d’Alexandrium minutum.

Résumé

La coquille Saint-Jacques, Pecten maximus, est un fruit de mer de grande valeur en Europe. Au cours des dernières années, sa culture a été menacée par des microalgues toxiques lors des efflorescences algales nuisibles, suscitant des inquiétudes en matière de santé publique. En effet, les phycotoxines accumulées dans les bivalves peuvent être nocives pour l’homme, notamment les toxines paralysantes des mollusques (PST) synthétisées par la microalgue Alexandrium minutum. Des effets délétères de ces algues toxiques sur les bivalves ont également été rapportés. Cependant, leur impact sur des bivalves tels que la coquille Saint-Jacques est loin d’être complètement compris. Cette étude a combiné des analyses écophysiologiques et protéomiques pour étudier la réponse précoce des coquilles juvéniles à une exposition de courte durée à A. minutum productrice de PST. Nos données ont montré que tout au long des 2 jours d’exposition à A. minutum, les coquilles Saint Jacques ont présenté une baisse transitoire des taux de filtration et de respiration et ont accumulé de la PST. Une variabilité interindividuelle significative du potentiel d’accumulation des toxines a été observée entre les individus. En outre, nous avons constaté que l’ingestion d’algues toxiques, corrélée à l’accumulation de toxines, était déterminée par deux facteurs : 1/ le temps nécessaire à la coquille Saint-Jacques pour se remettre de l’inhibition de la filtration et recommencer à filtrer, 2/ le niveau de filtration auquel la coquille Saint-Jacques recommence à filtrer après l’inhibition. De plus, à la fin de l’exposition de 2 jours à A. minutum, les analyses protéomiques ont révélé une augmentation du récepteur B1 de type lectine des cellules tueuses, impliqué dans la réponse immunitaire adaptative. Les protéines impliquées dans la détoxification et le métabolisme ont été trouvées en plus faible quantité dans les coquilles Saint-Jacques exposées à A. minutum. Les données protéomiques ont également montré une accumulation différentielle de plusieurs protéines de structure telles que la β-actine, la paramyosine et la filamine A, suggérant un remodelage du tissu du manteau lorsque les coquilles Saint-Jacques sont soumises à une exposition à A. minutum.

(a). Concentration individuelle de toxines dans la glande digestive (DG) des pétoncles à la fin de l’exposition (jour 4, µg STX 100 g-1 DG) par rapport au nombre total de cellules A. minutum consommées par chaque coquille pendant les jours 3 & 4 par g de coquille (nombre de cellules g-1) pour tous les essais (n=18). La ligne indique le modèle de régression de type II ajusté. (b). Le graphique montre les taux de clairance (L h-1) des essais TC-A (jours 1 & 2 d’exposition à T. lutea et C. muelleri et jours 3 & 4 d’exposition à A. minutum) mesurés du jour 1 au jour 4 et normalisés pour une coquille de 7g de masse totale. Les données ont été mises en évidence selon les 3 clusters (potentiel d’accumulation faible, moyen et élevé), chaque forme vide représentant un individu du cluster d’accumulation faible , moyenne ou élevée et les formes pleines correspondant aux valeurs moyennes pour 5h dans les clusters d’accumulation faible , moyenne et élevée .

Points forts

  • La microalgue A. minutum inhibe transitoirement les activités de filtration et de respiration des pétoncles géants.
  • L’accumulation de la toxine paralysante A. minutum dans le coquille Saint-Jacques est très variable selon les individus.
  • Analyse protéomique de l’effet de l’algue toxique A. minutum sur la coquille Saint-Jacques : réponse immunitaire et détoxication.

Référence

Even, Y., Pousse, E., Chapperon, C., Artigaud, S., Hegaret, H., Bernay, B., Pichereau, V., Flye-Sainte-Marie, J., and Jean, F. 2022. Physiological and comparative proteomic analyzes reveal immune defense response of the king scallop Pecten maximus in presence of paralytic shellfish toxin (PST) from Alexandrium minutum. Harmful Algae 115: 102231. doi:10.1016/j.hal.2022.102231.

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Influence des ligands forts du fer sur la capacité d’oxydation de l’eau des nuages

Résumé

Le fer (Fe) joue un double rôle dans la chimie atmosphérique : il est impliqué dans la réactivité chimique et photochimique et sert de micronutriment pour les micro-organismes dont on a récemment montré qu’ils produisaient des ligands organiques puissants. Ces ligands contrôlent la réactivité, la mobilité, la solubilité et la spéciation du Fe, ce qui a un impact potentiel sur la biodisponibilité du Fe et la capacité oxydante de l’eau des nuages.

Dans ce travail, les concentrations de ligands liant le Fe et les constantes de stabilité conditionnelle ont été mesurées expérimentalement pour la première fois par la technique CLE-ACSV (Competitive Ligand Exchange-Adsorptive Cathodic Stripping Voltammetry) dans des échantillons d’eau trouble collectés au puy de Dôme (France). Les constantes de stabilité conditionnelles, qui indiquent la force des complexes Fe-ligand, sont plus élevées que celles considérées jusqu’à présent dans la chimie des nuages (principalement Fe-oxalate). Pour comprendre l’effet de la complexation du Fe sur la réactivité de l’eau des nuages, nous avons utilisé le modèle CLEPS de chimie des nuages. Selon les résultats du modèle, nous avons constaté que la complexation du Fe a un impact sur le taux de formation des radicaux hydroxyles : contrairement à nos attentes, la complexation du Fe par des ligands organiques naturels a conduit à une augmentation de la production de radicaux hydroxyles. Ces résultats ont un impact important sur la chimie des nuages et le cycle global du fer.

Points forts

  • 95% du fer est complexé par des ligands organiques forts, probablement produits par des micro-organismes.
  • Les constantes de stabilité des complexes du fer sont beaucoup plus élevées que celles utilisées dans la chimie des nuages.
  • La présence de ligands organiques forts induit une augmentation de la production de radicaux hydroxyles.
  • L’analyse des sources et des puits du point radicalaire HO2/O2 a mis en évidence que le fer complexé n’épuise pas le point radicalaire HO2/O2.

Référence

Aridane G. González, Angelica Bianco, Julia Boutorh, Marie Cheize, Gilles Mailhot, Anne-Marie Delort, Hélène Planquette, Nadine Chaumerliac, Laurent Deguillaume, Geraldine Sarthou. Influence of strong iron-binding ligands on cloud water oxidant capacity, Science of The Total Environment, Volume 829, 2022, 154642, ISSN 0048-9697, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154642.

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Revoir la tolérance à l’acidification des océans : Perspectives à partir d’un nouveau cadre combinant les points de basculement physiologiques et moléculaires de l’huître du Pacifique.

Résumé

Les études sur l’impact de l’acidification des océans sur les organismes marins impliquent l’exposition des organismes à des scénarios d’acidification futurs, ce qui est peu pertinent pour les organismes calcifiants côtiers vivant dans une mosaïque d’habitats. L’identification des points de bascule au-delà desquels des effets néfastes sont observés est un indicateur largement généralisable de la sensibilité à l’acidification au niveau de la population. Cette approche est limitée à une poignée d’études qui se concentrent uniquement sur quelques traits macro-physiologiques, négligeant ainsi la réponse de l’organisme entier. Nous développons ici un cadre pour analyser les réponses macro-physiologiques et moléculaires sur une large gamme de pH chez l’huître juvénile. Nous identifions des points de basculement pour les traits physiologiques à pH 7,3-6,9 qui coïncident avec un remaniement majeur des lipides membranaires et du transcriptome. En revanche, une baisse du pH affecte les paramètres de la coquille au-delà des points de basculement, ce qui a probablement un impact sur la condition physique des animaux. Ces résultats ont été rendus possibles par le développement d’une méthodologie innovante permettant de synthétiser et d’identifier les principaux modèles de variations dans de grands ensembles de données -omiques, de les adapter au pH et d’identifier les points de basculement moléculaires. Nous proposons une large application de notre cadre à l’évaluation des effets du changement global sur d’autres organismes.

Résumé graphique

Points de basculement du transcriptome de l’huître. (a-c) Distribution de fréquence du point de basculement pour les relations linéaires par morceaux (côté gauche). Les modèles linéaires et log-linéaires (pas de point de basculement) sont sous le nom de “Lin”. Les gènes sont regroupés en trois groupes de gènes qui co-varient ensemble. La ligne grise indique la fréquence de distribution de tous les gènes indépendamment des clusters. Les groupes de gènes qui présentent des points de basculement voisins avec des fréquences de distribution >5% (représentés par une ligne pointillée), ont été regroupés. Les segments au-dessus des barres indiquent les groupes de gènes sur lesquels des analyses GO ont été menées. Dans chaque cas, le gène qui représente le mieux le groupe selon l’appartenance à un module, l’importance du gène pour le pH et le R2 est présenté en fonction du pH à titre d’exemple (côté droit). Les points de basculement et leurs intervalles de confiance à 95% sont indiqués en gris. Les niveaux de signification des pentes sont présentés à l’aide d’étoiles (p < .001***, p < .01**, p < .05*). Les noms des gènes sont les suivants : LOC117690205 : transporteur monocarboxylate 12-like, LOC105317113 : protéine ribosomale 60S L10a, LOC105331560 : protocadhérine Fat 4.

 

Référence

Lutier, M., Di Poi, C., Gazeau, F., Appolis, A., Le Luyer, J., & Pernet, F. (2022). Revisiting tolerance to ocean acidification: Insights from a new framework combining physiological and molecular tipping points of Pacific oyster. Global Change Biology, 00, 116. https://doi.org/10.1111/gcb.16101
Lien vers le pré-print sur Archimer : https://archimer.ifremer.fr/doc/00749/86130/91363.pdf

Preuve que les niveaux de mercure du thon dans le Pacifique sont déterminés par la production de méthylmercure marin et les apports anthropiques

Résumé

Le thon de l’océan Pacifique fait partie des produits de la mer les plus consommés, mais il contient des niveaux relativement élevés de méthylmercure, une neurotoxine. Des observations limitées suggèrent que les niveaux de mercure dans le thon varient dans l’espace et le temps, mais les facteurs déterminants ne sont pas bien compris. Nous avons cartographié les concentrations de mercure dans le thon listao dans l’océan Pacifique et construit des modèles additifs généralisés pour quantifier les facteurs anthropiques, écologiques et biogéochimiques. Les niveaux de mercure du thon listao présentent un gradient spatial, avec des concentrations maximales dans le nord-ouest près de l’Asie, des valeurs intermédiaires dans l’est et les niveaux les plus bas dans l’ouest, le sud-ouest et le centre du Pacifique. Les grandes différences spatiales peuvent s’expliquer par la profondeur du pic de méthylmercure dans l’eau de mer près des zones à faible teneur en oxygène, ce qui entraîne une augmentation des concentrations de mercure dans le thon dans les régions où l’oxygène est peu abondant. Malgré ce contrôle biogéochimique naturel, le point chaud du mercure dans le thon pêché près de l’Asie s’explique par des concentrations atmosphériques élevées de mercure et/ou des apports fluviaux de mercure sur le plateau côtier. Bien que nous ne puissions ignorer l’apport de mercure hérité d’autres régions de l’océan Pacifique (par exemple, l’Amérique du Nord et l’Europe), nos résultats suggèrent que les rejets récents de mercure d’origine anthropique, qui sont actuellement les plus importants en Asie, contribuent directement à l’exposition actuelle de l’homme au mercure.

 

Résumé graphique

FIG.2 : Variabilité spatiale des concentrations de mercure dans le thon listao. Cartes de contours spatiaux lissés des (A) concentrations de Hg observées et (B) normalisées (microgrammes ⋅ grammes-1, dw) dans les échantillons de muscle blanc de listao de l’océan Pacifique. Les points noirs représentent l’emplacement des échantillons de listao. Les zones océaniques correspondent à l’origine des échantillons : NWPO, CNPO, NEPO, EPO, SWPO, et WCPO. Les points transparents représentent l’emplacement des échantillons d’eau de mer avec des données MeHg disponibles et publiées.

 

Points forts

Les humains sont exposés au méthylmercure toxique principalement en consommant des poissons marins. Les nouvelles politiques environnementales de la Convention de Minamata reposent sur une compréhension encore mal connue de la manière dont les émissions de mercure se traduisent par des niveaux de méthylmercure dans les poissons. Nous fournissons ici la première carte détaillée des concentrations de mercure du thon listao dans le Pacifique. Notre étude montre que le fonctionnement naturel de l’océan mondial a une influence importante sur les concentrations de mercure du thon, notamment en ce qui concerne la profondeur à laquelle les concentrations de méthylmercure atteignent leur maximum dans la colonne d’eau. Cependant, les apports de mercure provenant de sources anthropiques sont également détectables, ce qui entraîne une augmentation des concentrations de mercure dans le thon dans le nord-ouest de l’océan Pacifique qui ne peut être expliquée uniquement par les processus océaniques.

 

Référence

Anaïs Médieu, David Point, Takaaki Itai, Hélène Angot, Pearse J. Buchanan, Valérie Allain, Leanne Fuller, Shane Griffiths, David P. Gillikin, Jeroen E. Sonke, Lars-Eric Heimbürger-Boavida, Marie-Maëlle Desgranges, Christophe E. Menkes, Daniel J. Madigan, Pablo Brosset, Olivier Gauthier, Alessandro Tagliabue, Laurent Bopp, Anouk Verheyden, Anne Lorrain. Evidence that Pacific tuna mercury levels are driven by marine methylmercury production and anthropogenic inputs. Proceedings of the National Academy of Sciences Jan 2022, 119 (2) e2113032119; DOI: 10.1073/pnas.2113032119

Lire l’article sur le site de PNAS

 

Cette étude a fait l’objet d’un article dans le Mag de l’IRD.