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)

Pour en savoir plus :

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