L’Indian River Lagoon (IRL) de Floride, long de 156 milles, borde cinq comtés différents et possède cinq criques qui relient le lagon à l’océan Atlantique. Cet estuaire a récemment connu de nombreuses proliférations de phytoplancton en raison de l’augmentation des températures saisonnières et des impacts environnementaux.
Les proliférations d’algues produisent une myriade de petites molécules organiques, dont beaucoup peuvent être toxiques pour les humains et les animaux. Parmi ces producteurs de phycotoxines se trouve Microcystis aeruginosa, une cyanobactérie d’eau douce, que l’on trouve dans le sud de l’IRL. Des quantités mesurables de microcystines ont été trouvées dans des prélèvements nasaux effectués sur des personnes qui vivent et travaillent à proximité de la zone, bien que la découverte de microcystines dans les muqueuses puisse être la preuve que le corps fait son travail pour les éliminer.
Pour aider à découvrir les risques potentiels pour la santé humaine associés aux proliférations d’algues nocives dans l’IRL, des chercheurs du Harbor Branch Oceanographic Institute de la Florida Atlantic University ont collecté des échantillons d’eau sur 20 sites du lagon pendant les saisons humides et sèches sur une période de trois ans.
Les échantillons ont été extraits pour concentrer les molécules organiques, et ces extraits ont été utilisés dans les tests. Pour identifier la présence de toxines connues ou émergentes, les chercheurs ont utilisé un panel de lignées cellulaires humaines immortalisées correspondant au foie, aux reins et au cerveau pour mesurer la cytotoxicité. Des lignées de cellules humaines conçues pour exprimer des transporteurs d’ions, des globules rouges et l’activité contre une enzyme protéine phosphatase ont également été utilisées dans l’étude.
Ces cellules et activités biologiques ont été sélectionnées car elles sont connues pour être affectées par les toxines des algues et présentent des schémas d’activité uniques pour les toxines connues.
Les échantillons ont été testés à des concentrations élevées pour détecter autant de métabolites que possible, et ceux présentant une cytotoxicité supérieure à 50 pour cent ont été considérés comme actifs. Les échantillons présentant une toxicité élevée ont ensuite été soumis à une analyse par spectrométrie de masse par chromatographie liquide et haute résolution afin d’évaluer les métabolites présents dans l’échantillon.
Résultats de l’étude, publiés dans la revue Toxines, montrent que chaque toxine témoin induit un modèle cohérent de cytotoxicité dans le panel de lignées cellulaires humaines testées. Durant les floraisons, la cytotoxicité due à un seul type de toxine était évidente à partir de ce schéma. En l’absence de blooms, la cytotoxicité observée reflétait soit un mélange de toxines, soit était provoquée par une toxine non identifiée.
« L’observation la plus intéressante de notre étude est qu’avec les lignées cellulaires utilisées, nous pourrions suivre les schémas de toxines connues », a déclaré Esther Guzmán, Ph.D., auteur correspondant et professeur-chercheur à la FAU Harbour Branch.
« Les toxines connues n’ont été observées que pendant les proliférations. Comme la toxicité cellulaire a été observée en l’absence de proliférations, cela suggère qu’il pourrait y avoir soit des toxines émergentes, soit une combinaison de toxines présentes à ces moments-là. Nos résultats suggèrent que d’autres toxines potentiellement nocives pour la santé humaine peut être présent dans le lagon.
Parmi les résultats de l’étude, les sites les plus au nord de la lagune présentaient moins de toxicité que les sites au sud. Des efflorescences cytotoxiques ont été observées aussi bien au sud (Microcystis) qu’au nord (Pyrodinium) du lagon. En l’absence de proliférations, South Fork, South Fork 2, North Fork et Middle Estuary (sites un à quatre) dans le sud de l’IRL et Banana River, et North Banana River (NASA) (sites 14 et 15) dans le nord de l’IRL sont apparus. avoir le plus de cytotoxicité au moment de l’évaluation.
En revanche, Jensen, Fort Pierce Inlet, Harbour Branch Link Port Canal, Vero Beach Land/Ocean Biogeochemical Observatory et Vero Beach Barber Bridge (sites six à 10) semblaient en meilleure santé car il y avait peu d’échantillons présentant une cytotoxicité supérieure à 50 pour cent dans ces sites, bien qu’il y ait eu une variation statistiquement significative dans ces sites.
« Une question majeure à laquelle nous avons cherché à répondre dans cette étude était de savoir s’il existe des toxines non reconnues ou d’autres molécules de signalisation associées à la prolifération d’algues nocives dans le lagon », a déclaré Amy Wright, Ph.D., co-auteur et professeur-chercheur à FAU Harbor. Bifurquer.
« Les données recueillies jusqu’à présent suggèrent que c’est effectivement le cas. Il est important de noter que l’utilisation d’un panel de tests pour évaluer la présence de matières toxiques pourrait permettre une meilleure surveillance des impacts sur la santé humaine, en particulier des toxines émergentes dans le système. »
Les chercheurs notent que les microcystines constituent principalement une menace pour la santé humaine dans le lagon pendant les proliférations et qu’en raison de la nécessité d’un transport actif, la toxine devrait être ingérée ou inhalée pour présenter une menace pour les humains.
« L’ingestion peut être évitée en filtrant l’eau sur du charbon actif », a déclaré Guzmán. « De même, les effets dus à l’inhalation sont efficacement bloqués par la membrane muqueuse, qui piège les toxines qui sont ensuite éliminées par la toux. Cependant, l’exposition des animaux de compagnie et de la faune sauvage peut toujours se produire. »
Plus d’information:
Esther A. Guzmán et al, Une évaluation des menaces potentielles pour la santé humaine liées aux proliférations d’algues dans le lagon d’Indian River (États-Unis) 2018-2021 : modèles uniques de cytotoxicité associés aux toxines, Toxines (2023). DOI : 10.3390/toxines15110664