Les lentilles des yeux des poissons enregistrent leur exposition à vie au mercure toxique, selon de nouvelles recherches

La pollution au mercure est une menace mondiale pour la santé humaine, en particulier pour les bébés à naître et les jeunes enfants. Exposition à méthylmercureun type qui se forme lorsque le mercure se déverse dans les lacs et les cours d’eau, peut nuire au développement du cerveau des enfants et provoquer des symptômes, notamment troubles de la parole et faiblesse musculaire chez les adultes qui consomment des fruits de mer comme principale source de nourriture. Le méthylmercure menace également la santé et la reproduction des poissons et autres animaux sauvages.

Les humains, les animaux et les oiseaux sont exposés au méthylmercure lorsqu’ils mangent du poisson et des crustacés. Les scientifiques travaillent depuis des décennies pour comprendre comment et quand les poissons accumulent du mercure. Ces informations sont essentielles pour évaluer les risques liés au mercure dans différents plans d’eau et paysages, et pour évaluer changements de politique visant à réduire les émissions de mercure.

Pendant des décennies, les scientifiques ont utilisé des calculs auriculaires de poisson, connus sous le nom d’otolithes, pour mieux comprendre la croissance, la migration, l’alimentation et le moment de leur exposition à certains polluants. Ces minuscules structures de carbonate de calcium, à peu près de la taille d’un pois, se forment à l’intérieur de l’oreille interne des poissons, où elles aident à réguler l’audition et l’équilibre. Les otolithes peuvent également fournir des indices sur la façon dont le changement climatique affecte les poissons.

Mais certains polluants, dont le mercure, ne sont pas incorporés dans les otolithes. Au contraire, ils se lient très fortement aux tissus contenant du soufre, tels que les tissus musculaires. C’est pourquoi les tissus musculaires ont toujours été utilisés pour évaluer la contamination due à la pollution par le mercure.

Dans une étude récemment publiée en Lettres sur la science et la technologie de l’environnement, nous décrivons une nouvelle fenêtre sur l’exposition au mercure de chaque poisson au cours de sa vie en le mesurant dans les yeux du poisson. Ce travail ouvre de nouvelles possibilités pour comprendre l’exposition à vie des poissons à ce puissant neurotoxique.

Des indices dans les oreilles et les yeux des poissons

Aujourd’hui, les scientifiques analysent l’absorption de mercure dans les poissons en mesurant la quantité de mercure qui s’accumule dans le corps entier du poisson, ou souvent juste dans les filets, c’est-à-dire les tissus musculaires. Cette approche nous indique la quantité de mercure accumulée par le poisson au cours de sa vie, mais elle ne nous dit pas précisément à quel moment de sa vie le poisson a été exposé. Un horodatage est manquant.

Les concentrations de mercure peuvent varier considérablement au sein d’une espèce de poisson donnée. Par exemple, de 1991 à 2010, les moniteurs du gouvernement américain ont détecté niveaux de mercure dans la morue qui était en moyenne de 0,111 partie par million mais variait jusqu’à 0,989 partie par million, soit une différence multipliée par neuf. Cela suggère qu’en plus des changements dans les émissions de mercure au fil du temps, les mouvements et les régimes alimentaires d’un poisson individuel peuvent affecter de manière significative son exposition.

Dans notre étude, nous proposons une nouvelle méthode qui combine les mesures du vieillissement des otolithes et du mercure dans les cristallins des yeux de poisson pour attribuer des âges aux concentrations de mercure dans les yeux de poisson. Les lentilles oculaires sont constituées de protéines pures, ont une teneur élevée en soufre et absorbent donc facilement le mercure soit directement de l’eau ou de l’alimentation du poisson.

Le méthylmercure semble être capté préférentiellement dans certains organes, y compris les lentilles oculaires. A fortes doses, il peut altérer la vision des poissons.

Notre approche commence par la technique bien établie de l’âge d’un poisson à l’aide de son otolithe. À mesure qu’un poisson grandit et vieillit, ses otolithes ajoutent des couches annuelles de carbonate de calcium. Nous pouvons estimer l’âge et les taux de croissance des poissons en mesurant la distance entre les couches de croissance annuelles, appelées annuli, tout comme les forestiers datent les arbres en mesurant les anneaux de croissance dans leurs troncs.

Nous savons également que l’œil d’un poisson grandit à un rythme proportionnel à la croissance de son otolithe. Ainsi, dans notre analyse, nous appliquons la distance proportionnelle que nous avons trouvée dans l’otolithe du poisson à son cristallin. Pour notre espèce focale, le Gobie arrondi (Neogobius melanostomus), la relation linéaire entre ces deux mesures est forte.

Au fur et à mesure que le cristallin grossit et accumule du mercure, nous pouvons déterminer quand le poisson a été exposé en utilisant cette correspondance avec l’otolithe. Et parce que le cristallin de l’œil de poisson se développe en couches tout au long de la vie, nous pouvons suivre la chronologie de l’exposition à vie.

Un éventuel lien climatique

Avec cette nouvelle méthode, nous pouvons commencer à tracer la chronologie de l’exposition au mercure d’un poisson tout au long de sa vie. Et nous pouvons poser des questions sur la façon dont les événements de l’histoire de la vie, tels que la migration et les changements de régime alimentaire, ou des événements temporels tels que faibles niveaux d’oxygène dissous dans l’eau à certaines périodes de l’année, peut influencer les niveaux de mercure d’un poisson.

La force de cette méthode est qu’elle fournit des informations pour chaque poisson, ce qui compte tout comme pour les humains. Différents poissons individuels ont des capacités variables pour attraper des proies et éviter ou tolérer le stress, ce qui peut affecter leur croissance et leur exposition au mercure.

Et disposer d’informations sur l’exposition au mercure pour tous les âges d’un seul poisson peut aider à réduire la nécessité de collecter de grands échantillons de nombreux poissons de tous âges, ce qui est la façon dont les scientifiques ont traditionnellement évalué l’évolution de l’exposition des poissons au cours de leur vie.

Cette nouvelle méthode peut également nous aider à comprendre comment le changement climatique affecte l’exposition au mercure.

À mesure que la température de l’eau augmente, les rivières, les lacs, les estuaires et les océans perdent une partie de leur oxygène dissous. Ce processus, connu sous le nom de désoxygénationest un facteur de stress critique pour la vie aquatique.

Lorsque l’oxygène dans un étang ou une baie tombe en dessous de 2 milligrammes par litre, par rapport aux niveaux normaux de 5 à 8 milligrammes par litre, ce plan d’eau est dit hypoxique – et les conditions hypoxiques peuvent être associées à des concentrations élevées de méthylmercure. Cette perte d’oxygène est aggravée par pollution par les nutriments— par exemple, du ruissellement urbain ou agricole. Mais il peut aussi se produire en haute mer, loin des continents, en raison du réchauffement.

L’augmentation de l’hypoxie pourrait annuler efforts mondiaux récents pour réduire les émissions de mercure en rendant le mercure déjà présent dans les lacs et les océans plus disponible pour être absorbé par les poissons. Cependant, la réponse des poissons à l’hypoxie peut varier selon les individus et les espèces. Nos recherches actuelles, parrainées par la National Science Foundation, explorent comment les lentilles fish-eye, associées aux otolithes, peuvent nous aider à démêler l’exposition au mercure de l’alimentation et de l’hypoxie.

De plus en plus, les scientifiques reconnaissent que diverses parties du corps des organismes fonctionnent comme des archives du passé. Pour nous, les lentilles oculaires et les otolithes sont des moyens clés pour comprendre la vie secrète de chaque poisson.

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.