Création d'un Groupement d'Intérêt Scientifique sur les cyanobactéries ( GRISCYA )

Ce GIS groupe des organismes aussi divers que l'INRA, l'UMR CARRTEL, le CEMAGREF, MNHN, l'IP, l'AFSSA, le CNRS, l'ENS, l'IRD ...

Présentation

Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques pouvant connaître des phases d’explosion démographique appelées efflorescences (ou blooms par nos collègues anglo-saxons) qui se traduisent par la production de biomasses importantes. Ces fortes biomasses ont d’ailleurs été exploitées par certains peuples, comme source de nourriture et actuellement, une espèce, Arthrospira (Spirulina), fait l’objet d’une production intensive à des fins alimentaires dans des fermes spécialisées.

Cependant, ces efflorescences peuvent dans certains cas, avoir un impact négatif sur l’environnement (anoxie, pollution organiques…) et présenter un risque potentiel pour la santé animale et humaine lorsque l’espèce qui prolifère est toxique. Certaines cyanobactéries sont en effet capables de synthétiser divers types de toxines (hépatotoxines, neurotoxines, dermatotoxines…) dangereuses par consommation, inhalation ou simple contact. La prise en compte des risques sanitaires liés à la présence de ces toxines a d’ailleurs conduit l’OMS à proposer récemment une dose maximale tolérable en hépatotoxine pour l’eau destinée à la consommation humaine. De même, dans le cadre des futurs directives européennes sur la baignade, la surveillance de ces micro-organismes devrait désormais être prise en compte.

En France, des travaux récents ont montré que de nombreux plans d’eau, répartis sur l’ensemble du territoire, sont concernés par les problèmes causés par ces organismes. Les gestionnaires de ces plans d’eau sont souvent démunis face à ces problèmes et sont à la recherche d’interlocuteurs scientifiques susceptibles de les guider dans leurs décisions et leurs actions. Cette aide se rapporte donc aux mesures à adopter à court terme mais de nombreuses questions sont aussi posées sur les facteurs qui favorisent le développement de ces organismes et sur les mesures préventives à mettre en place.

Devant cette demande croissante, les équipes de recherche françaises s’intéressant aux cyanobactéries ont donc décidé de se grouper au sein d’un GIS afin de développer des collaborations et de rationaliser les efforts nationaux de recherche sur ces organismes.

Objectifs

• D’élaborer et d’animer des programmes de recherche interdisciplinaire sur les cyanobactéries d’eaux douces et marines. Ces programmes peuvent être fondamentaux ou appliqués. 

• De faciliter la coordination des travaux conduits en son sein (identification des moyens disponibles, des compétences …).

• De structurer l’offre de recherche au regard des sources potentielles de financement (Ministères, Agences de l’Eau, Traiteurs et Distributeurs d’eau…).

• D’aider à la formulation de projets dans le cadre des programmes de recherche européens.

• De constituer un interlocuteur aux gestionnaires et utilisateurs des plans d’eau connaissant des problèmes avec les cyanobactéries.

• De conseiller comme expert les organismes en charge de la surveillance, pour l’établissement d’un plan national de surveillance des cyanobactéries s’appuyant sur un réseau de laboratoires d’analyse.

• D’assurer une valorisation des résultats et connaissances acquises accessibles au plus grand nombre (réunions, formation, publications spécifiques, expertises, site Internet…).

• De promouvoir une animation scientifique nationale et internationale (organisation de colloques par exemple).

Champs de recherche  

• Déterminisme des efflorescences cyanobactériennes. Ce domaine de recherche s’intéressera plus particulièrement à l’étude des facteurs seuils (qu’ils soient biotiques ou abiotiques) et aux effets des apports anthropiques et terrigènes, aux relations intra et interspécifiques (communications cellulaires, interactions et compétitions entre espèces…) et enfin aux interactions facteurs du milieu /  proliférations cellulaires / réponses adaptatives. Ces travaux ont à la fois des enjeux cognitifs (accroissement des connaissances sur ces phénomènes) et finalisés (obtention de modèles prédictifs).

   

  Contribution de l’UR Cyano de l’IRD à la thématique Déterminisme des efflorescences cyanobactériennes. L’une des questions scientifiques à laquelle se propose de répondre notre UR est : « Pourquoi le Pacifique sud-ouest est-il l'une des régions océaniques oligotrophes où l'on observe régulièrement la présence de quantités importantes de Trichodesmium? » Nos compétences concernent la biogéochimie et les observations satellitales. Nous développons actuellement avec nos partenaires du Centre d’Océanologie de Marseille une méthodologie de mesure la fixation d’azote moléculaire par ces organismes. Cécile Dupouy de l’UR LODYC, travaille sur un algorithme permettant de relier la couleur de l’océan interprétée sur photo satellitale à la biomasse des Trichodesmium. D’autre part, nous assurons dans le lagon de Nouvelle Calédonie et dans le canal des Loyautés un suivi d’observation des efflorescences de Trichodesmium. Deux missions sont réalisées avant la fin de l’année 2001 à bord du N.O. ALIS. Six autres sont prévues pour l’année prochaine.

   

• Surveillance des cyanobactéries. Pour mener à bien cet objectif, il est nécessaire de disposer de méthodologies pour l’identification et la quantification de ces organismes. Les méthodologies d’identification nécessitent le développement de nouveaux outils (dont outils moléculaires), la création de bases de données (photothèque, gènes spécifiques des cyanobactéries, gènes spécifiques de fonction (toxicité…), marqueurs biochimiques, propriétés physiologiques, distribution géographique…) et l’entretien de collections (souches de référence et échantillons naturels). Les méthodologies de quantification des cyanobactéries demanderont elles aussi le développement de nouveaux outils (cytométrie, fluorescence, sondes moléculaires, hybridation in situ, imagerie…) et la standardisation des méthodes utilisées (comptage, échantillonnage, évaluation des biomasses…).  

   

  Contribution de l’UR Cyano de l’IRD à la thématique Surveillance des cyanobactéries La question principale que se pose notre UR est : «Quel est le déterminisme de la prédominance des cyanobactéries marines et leur rôle trophique dans les milieux tropicaux ?» Pour répondre à cette question, nous devons identifier et quantifier ces organismes. Nos compétences sont la cytométrie en flux, l’imagerie satellitale avec l’UR LODYC et l’utilisation de sondes moléculaires avec le laboratoire de phytoplancton de la station biologique de Roscoff. Nos sites de recherche sont la Nouvelle Calédonie, le SW de l’Océan Indien, les atolls de Polynésie, le delta du Mékong (Viêt-Nam)  et les îles coralliennes de l’archipel japonais

   

• Toxines et autres métabolites secondaires. La caractérisation des toxines et de leurs métabolites est essentielle à l’analyse de leurs modes d’action (identification des cibles, génotoxicité…), à l’évaluation d’un potentiel de toxicité et à la détermination de leurs voies de biosynthèse et de régulation.  

• Evaluation des risques. Deux domaines seront particulièrement étudiés. Le premier concerne les moyens d’évaluation des risques (standardisation des méthodes d'échantillonnage, d'extraction et de dosage ; développement de nouveaux outils). Le second s'intéresse aux impacts des proliférations sur l'environnement et la santé (évaluation du potentiel toxique ; études des transferts et de l'accumulation des toxines dans les chaînes trophiques). Ces études fourniront des données utiles aux structures en charge de l'évaluation des risques et de l'émission d'avis pour une réglementation concernant les toxines cyanobactériennes.  

   

  Contribution de l’UR Cyano de l’IRD à la thématique Evaluation des risques Un des objectifs de notre UR qui fait partie du PNEC est d’évaluer le potentiel toxique des efflorescences de Trichodesmium et d’identifier les organismes responsables (espèce ou variété de Trichodesmium, espèces bactériennes associées aux trichomes). Cette étude se fait en partenariat avec l’Institut Pasteur Notre site de recherche est la Nouvelle Calédonie.

   

• Moyens de lutte. Trois volets de recherche sont envisagés. Le premier s’intéresse à la prévention et notamment à la gestion des milieux (dont bassins versants). Le second concerne les méthodes de traitement des efflorescences (lutte physico-chimique et lutte biologique) et le troisième a pour objet l’élimination des toxines et de leurs produits de dégradation dans les filières de traitement.  

• Impacts socio-économiques. Il sera utile d’évaluer l’impact socio-économique des cyanobactéries par des travaux portant sur l’identification et la caractérisation des usages et des usagers des plans d’eau contaminés/menacés, l’analyse de la péjoration des usages des plans d’eau contaminés et des coûts socio-économiques afférents.  

•   Valorisation des cyanobactéries. Si les champs d’étude définis précédemment concernent surtout les impacts négatifs des cyanobactéries sur l’environnement ou la santé, il ne faut cependant pas négliger l’utilisation potentielle de ces organismes comme source de nourriture, de production de composés bio-actifs ou comme outil pour la bioremédiation d’environnement pollués par les hydrocarbures et les métaux lourds notamment. Ces domaines d’étude, encore peu développés jusqu’à présent, présentent en effet des perspectives fondamentales et appliquées très intéressantes.

  Contribution de l’UR Cyano de l’IRD à la thématique Valorisation des cyanobactéries La culture des cyanobactéries est un des outils utilisés par notre UR pour étudier leur diversité génétique et leur physiologie. Cette expertise nous permet d'intervenir sur des expériences de culture à des fins commerciales. La production de spirulines pourrait être une solution pour combattre la faim dans le monde. Un facteur limitant l'extension de la culture de spirulines dans les pays en voie de développement est le manque d'eau douce. Cependant, les spirulines peuvent se développer en milieu marin. Il existe dans le monde des fermes aquacoles qui élèvent des spirulines en eaux salées. Nos compétences sont dans le domaine de la production de spiruline avec nos collaborateurs R Fox et JP Jourdan. Notre UR dirige la thèse d’un étudiant malgache sur ce sujet.