La crise de la lagune Indian River en Floride : Révéler les dangers cachés des fleurs d'algues toxiques.

La Lagune de la Rivière Indian en Floride est confrontée à une augmentation des fleurs de phytoplancton, ce qui entraîne des conditions toxiques. Une étude de l'Université Atlantique de Floride a révélé des niveaux de toxicité variables et la présence de toxines connues et potentiellement nouvelles, soulignant l'importance de la surveillance des implications pour la santé humaine. Les fleurs d'algues toxiques à la surface de l'eau. Crédit photo : FAU Harbor Branch Oceanographic Institute

La Lagune de la Rivière Indian (IRL) en Floride, qui s'étend sur 156 miles de long, est bordée par cinq comtés et contient cinq criques qui la relient à l'océan Atlantique. Ces derniers temps, cette estuaire a connu plusieurs incidents de fleurs de phytoplancton, déclenchés par l'augmentation des températures saisonnières et les facteurs environnementaux.

Les fleurs d'algues produisent de nombreuses 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 peut trouver dans le sud de la lagune. Des quantités mesurables de microcystines ont été trouvées dans les écouvillons nasaux des personnes vivant et travaillant près de la région, bien que la présence de microcystines dans les muqueuses puisse être une preuve que le corps fait son travail pour les éliminer.

Pour aider à découvrir les risques potentiels pour la santé humaine associés aux fleurs d'algues nuisibles dans la IRL, des chercheurs de l'Institut océanographique Harbor Branch de l'Université Atlantique de Floride ont prélevé des échantillons d'eau sur 20 sites de la lagune 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 immortelles humaines correspondant au foie, aux reins et au cerveau pour mesurer la cytotoxicité. Des lignées cellulaires humaines génétiquement modifiées pour exprimer des transporteurs d'ions, des globules rouges et l'activité vis-à-vis d'une enzyme phosphatase protéique ont également été utilisées dans l'étude. Ces cellules et ces activités biologiques ont été sélectionnées car elles sont connues pour être affectées par des toxines d'algues et présentent des motifs uniques d'activité pour les toxines connues.

Esther Guzmán, Ph.D., auteur correspondant et professeur de recherche à l'Institut océanographique Harbor Branch de l'Université Atlantique de Floride. Crédit photo : FAU Harbor Branch Oceanographic Institute

Les échantillons ont été testés à des concentrations élevées pour détecter autant de métabolites que possible, et ceux qui présentaient plus de 50% de cytotoxicité ont été considérés comme actifs. Les échantillons qui présentaient une forte toxicité ont ensuite été soumis à une analyse par spectrométrie de masse à haute résolution couplée à une chromatographie liquide pour évaluer les métabolites présents dans l'échantillon.

Les résultats de l'étude, publiés dans le journal Toxins, montrent que chaque toxine de contrôle induisait un schéma de cytotoxicité constant dans le panel de lignées cellulaires humaines testées. Pendant les fleurs, la cytotoxicité due à un seul type de toxine était évidente à partir de ce schéma. En l'absence de fleurs, la cytotoxicité observée reflétait soit un mélange de toxines, soit était causée par une toxine non identifiée.

"L'observation la plus intéressante de notre étude est qu'avec les lignées cellulaires utilisées, nous avons pu suivre les schémas de toxines connues", a déclaré Esther Guzmán, Ph.D., auteur correspondant et professeur de recherche à Harbor Branch de FAU. "Les toxines connues n'étaient visibles que pendant les fleurs. Comme la toxicité cellulaire était observée en l'absence de fleurs, 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 nuisibles pour la santé humaine peuvent être présentes dans la lagune."

Parmi les résultats de l'étude, les sites les plus au nord de la lagune présentaient une moins grande toxicité que les sites du sud. Des fleurs cytotoxiques ont été observées à la fois dans le sud (Microcystis) et le nord (Pyrodinium) de la lagune. En l'absence de fleurs, South Fork, South Fork 2, North Fork et Middle Estuary (sites un à quatre) dans le sud de la IRL, Banana River et North Banana River (NASA) (sites 14 et 15) dans le nord de la IRL semblaient présenter le plus de cytotoxicité lors de l'évaluation.

En revanche, Jensen, Fort Pierce Inlet, Harbor Branch Link Port Canal, Vero Beach Land/Ocean Biogeochemical Observatory et Vero Beach Barber Bridge (sites six à dix) semblaient en meilleure santé car il y avait peu d'échantillons présentant une cytotoxicité supérieure à 50% sur ces sites, bien qu'il y ait une variation statistiquement significative sur 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 aux fleurs d'algues nuisibles dans la lagune", a déclaré Amy Wright, Ph.D., co-auteur et professeur de recherche à Harbor Branch de FAU. "Les données collectées à ce jour suggèrent que c'est effectivement le cas. Il est important de noter que l'utilisation d'un panel d'essais 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."

The researchers note that microcystins are primarily a threat to human health in the lagoon during blooms, and because of the necessity of active transport, the toxin would need to be ingested or inhaled to present a threat to humans.

“Ingestion can be avoided by filtering water through activated charcoal,” said Guzmán. “Similarly, effects due to inhalation are effectively blocked by the mucus membrane, which traps toxins that are subsequently eliminated through coughing. However, pet and wildlife exposures can still occur.”