Une microalgue pour détecter des produits toxiques

La microalgue marine Ostreocccus tauri est la plus
petite cellule à noyau (eucaryote) connue. La transformation génétique
de cette microalgue a permis de développer des biocapteurs luminescents
capables de mesurer l’effet toxique de molécules utilisées dans les
peintures antifouling de manière plus sensible que les tests
écotoxicologiques classiques. L’automatisation du procédé de mesure
ouvre des perspectives très intéressantes pour tester la toxicité du
nombre toujours croissant de molécules libérées dans l’environnement.
Les
activités humaines engendrent la libération dans l’environnement d’un
éventail de polluants dont des métaux lourds, des hydrocarbures
aromatiques polycycliques ou encore des pesticides. Les milieux côtiers
sont le réceptacle de ces pollutions anthropiques avec des zones plus
exposées comme les lagunes du fait de leur confinement. Les microalgues
sont particulièrement sensibles à ces polluants avec des répercussions
sur les maillons supérieurs des chaînes alimentaires comme les
coquillages filtreurs.
La mesure de la toxicité de molécules
sur les microalgues se fait classiquement par des tests d’inhibition de
croissance. Afin de faciliter la réalisation de ces tests des chercheurs
du Laboratoire d’Océanographie Microbienne de Banyuls/mer ont développé
une approche à haut débit en microplaque 96 puits en utilisant des
lignées transformées luminescentes de la microalgue marine Ostreococcus tauri.
Cette microalgue qui a été pour la première fois isolée de la lagune de
Thau constitue aujourd’hui le seul eucaryote unicellulaire marin chez
lequel l’expression de la luciférase de luciole a été réalisée. La
détection de la luminescence émise permet de mesurer automatiquement et
de manière non invasive l’expression de différents gènes de cellules
cultivées en microplaques.
Parmi les différents gènes étudiés, la
mesure de l’expression du gène CDKA impliqué dans la division
cellulaire, a permis de détecter un effet toxique de différents composés
antifouling de manière plus sensible que le test classique d’inhibition
de croissance. La sensibilité du biocapteur luminescent O. tauri
se révèle également très supérieure à celle des autres biocapteurs sur
cellules entières utilisés jusqu’à présent dans les tests
écotoxicologiques.
Plus de 20 lignées luminescentes d’O. tauri
couvrant des processus biologiques variés de la division cellulaire à
l’assimilation de nutriments, la photosynthèse ou encore l’horloge
circadienne, qui sont des cibles spécifiques potentielles pour
différents biocides, sont actuellement disponibles. La mesure
automatique de ces biocapteurs luminescents devrait permettre le
développement d’une plateforme à haut débit pour cribler les effets
toxiques d’un très grand nombre de molécules avec la possibilité
également d’étudier l'effet combiné de ces molécules dont la toxicité
peut agir en synergie.
Contacts : Fabien Joux (joux @ obs-banyuls.fr), François-Yves Bouget (francois-yves.bouget @ obs-banyuls.fr)
Sanchez-Ferandin S., Leroy F., Bouget F-Y., Joux F. (2013) A new, sensitive marine microalgal recombinant biosensor using luminescence monitoring for toxicity testing of antifouling biocides. Applied Environmental Microbiology 79:631-638
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Mots-clefs
Pollutions marines, microplastiques, écotoxicologie microbienne, biocapteurs microbiens, valorisation microalgues, biotechnologie environnementale