Découverte, étude et valorisation de molécules et d’ingrédients d’origine marine pour la santé et la biotechnologie

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Les environnements marins hébergent une très grande diversité d’organismes dont la physiologie s’est adaptée aux contraintes biotiques et abiotiques de leur milieu, en adaptant leur fonctionnement cellulaire et en produisant des métabolites pri­maires et/ou secondaires originaux. Ces mécanismes cellulaires et ces composés, qu’ils soient impliqués dans des processus vitaux ou dans des interactions inter-organismes, représentent un réservoir de molécules potentiellement valorisables en santé humaine, animale et végétale, en cosmétique, en agro-alimentaire et d’une façon plus générale en biotechnologie. Il s’agit de tirer parti des connaissances ac­quises sur la biodiversité marine, en écologie chimique et sur les mécanismes cellulaires des organismes marins, pour isoler, caractériser et valoriser des mécanismes et des substances bio-actives permettant de lutter contre certaines pathologies, des familles de composés bénéfiques pour la santé humaine et animale, ou d’intérêt en biotechnologie. Il s’agit également d’imaginer les développements biotechnolo­giques de demain dans des domaines innovants tels que les approches biomimétiques pour le développement de matériaux biocompatibles, l’émergence de produits naturels issus de dé­marches durables, ou la lutte contre le biofouling. L’identification des mécanismes fondamentaux, ancestraux et originaux présents chez les organismes marins représentent une source d’inspiration pour mimer ces processus en santé humaine, dans la lutte contre certaines pathologies métaboliques ou dérèglements cellulaires, accélérant ainsi nos perspectives d’interface vers la recherche clinique.

Réponses adaptatives physiologiques et comportementales des organismes face aux contraintes environnementales multiples

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Observation, expérimentation et modélisation

L’une des grandes forces de l’équipe PANORAMA réside dans l’étude des réponses physiologiques et comportementales des organismes marins face aux contraintes du milieu, qu’elles soient d’origines biotiques ou abiotiques. L’équipe s’efforce d’appréhender de façon monofactorielle ou multistress, sur différentes espèces présentes principalement dans les zones côtières, les effets de facteurs liés au changement climatique (réchauffement, acidification, hypoxie, contrainte nutritionnelle) et/ou de polluants émergents. Elle développe notamment des approches en écotoxicologie visant à étudier, sur différents modèles, l’impact des micro- et nanoplastiques, pour lesquels notre laboratoire est précurseur, ou celui des microalgues toxiques, qui représente aussi une des forces du laboratoire, ou bien encore celui de pollutions diffuses. Nous disposons de structures et de moyens expérimentaux et d’observation exceptionnels qui nous permettent de suivre l’effet de ces perturbations et contaminants, en grand volume et sur l’ensemble du cycle de vie des organismes : gamètes, embryons, larves, juvéniles et adultes. Grâce à cela, nous appréhendons également les effets inter et transgénérationnels des contaminants, polluants, microalgues toxiques et de leurs toxines. Nos approches expérimentales sont complétées par des études menées en parallèle dans le milieu naturel où des suivis d’observation (par ex., suivi d’efflorescences de microalgues toxiques) et des expérimentations in situ (par ex. expériences de caging) sont réalisés. Notre laboratoire est très présent sur la place brestoise, dans le cadre de collaborations soutenues avec le CEDRE et l’ANSES, mais aussi au niveau national, avec la participation active au GdR Écotoxicologie Aquatique, et l’animation du GdR PHYCOTOX et du GdR « Polymères et Océans ». Notre démarche intègre tous les niveaux d’organisation biologique grâce aux nouvelles approches « omiques » en écotoxicologie, en association avec des mesures de biologie cellulaire, d’histologie, et d’éco-physiologie. Nous complétons ce couplage observation, expérimentation par de la modélisation en lien avec l’AT « Couplage » et les modélisateurs de l’équipe DISCOVERY.

Approche intégrative hôtes-microorganismes-environnement

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Dans un contexte de changement climatique, l’émergence de maladies modifie notablement la dynamique des populations hôtes et pathogènes, mais aussi les réseaux d’interactions plus complexes à différentes échelles dans l’écosystème

Les écosystèmes marins sont formés de réseaux d’interactions complexes intégrant différents niveaux d’échelles temporelles et spatiales. Or, les changements globaux peuvent modifier ces réseaux en augmentant notamment l’intensité et la virulence des maladies infectieuses. Il est aujourd’hui fondamental d’avoir une compréhension fine des systèmes hôtes-microorganismes-environnement, qui demande des approches intégratives incluant l’étude de tous les organismes symbiotiques (virus, procaryotes ou eucaryotes) et plus largement des microbiotes associés à l’hôte, ainsi que de la physiologie des organismes hôtes ou vecteurs (e.g. système immunitaire et inflammation, métabolisme et nutrition), le tout, dans une approche environnementale globale. Cette approche intégrative, qui est une force en pleine expansion au sein du LEMAR, s’attachera à comprendre ces associations en faisant appel à de multiples compétences (« omics », génétique, épigénétique, analyses fonctionnelles cellulaires) permettant d’intégrer à nos recherches de nouveaux concepts d’écologie évolutive et de la santé (“One Health”) qui vont bouleverser nos paradigmes sur les systèmes hôtes-microorganismes-environnement.