CE34 - Contaminants, écosystèmes et santé

Repousser les limites de la spéciation pour l'étude du mercure et de sa détoxication par le sélénium dans des organismes clés – MERSEL

Contribuer à comprendre la complexe interaction mercure et du sélénium dans les animaux

MERSEL est un projet de recherche multidisciplinaire que doit permettre avancer la compréhension des voies métaboliques du mercure dans les organismes vivants tout en considérant son interaction avec le sélénium (antagoniste)

Améliorer la compréhension de la métabolisation du mercure et sa détoxication potentielle par le sélénium.

MERSEL émerge de la problématique mondiale qui concerne le mercure dans l’environment, l'un des dix produits chimiques les plus préoccupants pour la santé publique identifiés par l'Organisation Mondiale de la Santé. Cependant, les voies métaboliques du mercure dans le biote restent encore mal comprises. Son étude est cruciale pour élucider son effet (éco) toxique et pour identifier les facteurs importants du cycle biogéochimique du mercure.<br />La consommation de poisson et de fruits de mer est la principale source d'exposition humaine au méthymercure (toxique). Les autorités de sécurité alimentaire de l'UE (telles que l'EFSA) et les organisations environnementales et alimentaires bien connues des États-Unis et des Nations Unies (telles que l'USEPA et la FAO) conseillent clairement d'éviter certaines espèces de poissons pour les populations vulnérables (comme les femmes enceintes et les jeunes enfants) en fonction de leurs concentrations de méthymercure. La liaison du mercure aux protéines a été identifiée comme une cause potentielle de toxicité et le rôle du sélénium en tant qu'antagoniste de la toxicité du mercure a été identifié mais pas bien compris. MERSEL est basé sur le développement de nouvelles approches analytiques pour recueillir de nouvelles connaissances sur les mécanismes du mercure et du sélénium dans les organismes vivants. Le projet contribuera à établir des scénarios plus réalistes pour estimer les risques et les bénéfices pour la santé humaine, mais aussi à mieux saisir les impacts économiques sur les pêches commerciales.

Le projet est basé sur le développement de nouvelles approches analytiques qui combine spéciation et fractionnement isotopique naturel de façon unique. La spéciation apporte des informations importantes sur la réactivité et la toxicité potentielle des métabolites. De façon complémentaire, la mesure de la signature de l’abondance isotopique naturelle ajoute une dimension dynamique, y compris l’historique de l’élément cible, sa source et son suivi réactionnel. La signature biomoléculaire et isotopique résultante sera précieuse dans l’étude du Hg dans le biote et ces mécanismes de détoxication, incluant sa relation avec le Se. Sur le long terme, cette méthodologie très innovante pourrait être étendue à d’autres métaux/métalloïdes et repousser les limites de leur étude dans les sciences du vivant et de l’environnement.

Les principaux travaux de recherche effectués à ce jour ont permis le développement et optimisation de stratégies analytiques pour la détermination prochaine de la signature isotopique pour certaines espèces de mercure et sélénium par des procédures d’extractions spécifiques. Par exemple, l'isolement réussi de HgSe (considéré comme le produit final d'un mécanisme efficace de désintoxication du methylmercure) à partir de plusieurs organes / tissus constitue une étape critique pour d'autres analyses isotopiques qui fourniront des informations sur la source et les voies métaboliques des deux éléments.
Le projet MERSEL a représenté une étape préliminaire pour la création et la coordination d'un réseau international d'experts issus d'un large éventail de domaines de recherche interdisciplinaires (chimie analytique, nutrition des poissons, sciences de l'environnement, communication, toxicologie et aquaculture) de l'industrie et des universités de l'UE, Brésil et Maurice, avec pour objectif à long terme d'approfondir la compréhension de la source, du transport, du devenir et des effets du mercure du poisson à l'homme et du rôle de détoxification du sélénium. Cela se fera dans le cadre du financement du projet MERFISH « Health-benefit understanding of mercury-selenium interactions from fish to human »H2020-MSCA-RISE (Marie Sklodowska-Curie Research and Innovation Staff Exchange) récemment obtenu par le PI et grâce au financement du Projet ANR JCJC MERSEL.

La méthodologie développée sera exploitée en lien avec la compréhension de la métabolisation du mercure et sa potentielle détoxication dans les organismes vivants. Dans le cadre du projet, elle sera appliquée entre autres, dans l’étude de la truite arc-en-ciel, que représente avec le saumon, la plus grande partie des espèces aquatiques commercialisées (FAO, 2016) et le principal poisson produit en France (2ème producteur européen), en conditions contrôlées (expérience réalisée en étroite collaboration avec l’INRAE). Cela aidera à mettre en place de nouvelles consignes pour les pratiques d’alimentation en aquaculture afin d’éviter la contamination du poisson avec des formes toxiques du mercure et pour assurer une bonne bio-assimilation de son antagoniste, le sélénium. C’est en lien direct aussi avec le développement de l’aquaculture tel que préconisait par le programme européen H2020 pour exploiter et gérer durablement les ressources vivantes aquatiques.

Le chapitre «Mercure« d'un livre qui traite des progrès réalisés dans la détermination des xénobiotiques dans les aliments, a été publié. Deux publications sont en cours de rédaction.

La pollution au mercure (Hg) est considérée comme un problème environnemental majeur. Du fait de son extrême toxicité, le mercure a été récemment inclus dans la liste des dix espèces chimiques les plus préoccupantes concernant la santé publique par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Une fois libéré dans l’environnement, il est transformé, principalement dans les écosystèmes aquatiques, par des microorganismes en methylmercure, un neurotoxique. Sa dangerosité est accrue par sa biomagnification à travers la chaîne trophique, aboutissant à de graves conséquences sociétales et sanitaires. Cependant, la voie de métabolisation du Hg dans le biote reste difficile à cerner. Sa compréhension est cruciale pour déterminer l’effet (éco)toxique du Hg de même que son cycle biogéochimique. La biodisponibilité, la mobilité et la toxicité d’un élément sont dépendants de
sa forme chimique. La liaison du Hg avec des protéines a été évoquée comme une cause de la toxicité et le rôle du sélénium (Se) comme antagoniste de la toxicité du Hg est connu mais n’est pas compris à ce jour.
MERSEL est un projet de recherche multidisciplinaire ambitieux dont le principal objectif est de faire avancer la compréhension des voies métaboliques du Hg dans les organismes vivants tout en considérant son interaction avec le Se (antagoniste). Le projet est basé sur le développement de nouvelles approches analytiques qui combine spéciation et fractionnement isotopique naturel de façon unique. L’analyse de spéciation apporte des informations importantes sur la réactivité et la toxicité potentielle des métabolites. De façon complémentaire, la mesure de la signature de l’abondance isotopique naturelle ajoute une dimension dynamique, y compris l’historique de l’élément cible, sa source et son suivi réactionnel. La signature biomoléculaire et isotopique résultante sera précieuse dans l’étude du Hg dans le biote et ces mécanismes de détoxication, incluant sa relation avec le Se. Sur le long terme, cette méthodologie très innovante pourrait être étendue à d’autres métaux/métalloïdes et repousser les limites de leur étude dans les sciences du vivant et de l’environnement. Le succès de ce projet est assuré par les connaissances du laboratoire hôte en spéciation et en analyse isotopique de même que le regroupement unique d’équipements de spectrométrie de masse.
MERSEL permettra de développer des connaissances en écotoxicologie environnementale avec des applications potentielles dans les sciences de la santé à travers un projet multidisciplinaire (biogéochimie, écotoxicologie et métabolomique). Cela contribuera à améliorer la compréhension de la métabolisation du Hg et sa détoxication potentielle dans les poissons et les mammifères marins, ce qui pourrait être utilisé plus tard comme des travaux de référence pour étudier le comportement du Hg chez l’Homme. Ce projet a un impact sociétal direct si l’on considère que jusqu’à maintenant il y a un manque de traitement efficaces contre la toxicité de ce polluant. Un des avantages socio-économiques est que cela aidera à mettre en place de nouvelles consignes pour les pratiques d’alimentation en aquaculture afin d’éviter la contamination du poisson avec des formes toxiques du Hg et pour assurer une bonne bio-assimilation de son antagoniste, le Se. Il a aussi pour but l’établissement pour les poissons et les fruits de mer d’évaluation de la toxicité du Hg plus réaliste que le critère actuel qui est limité à la concentration de methylmercure. Cela a un lien direct aussi avec le développement de l’aquaculture tel que préconisait par le programme européen H2020 pour exploiter et gérer durablement les ressources vivantes aquatiques. Le poisson modèle d’aquaculture étudié dans ce projet, la truite, représente avec le saumon, la plus grande partie des espèces aquatiques commercialisées (FAO, 2016) et le principal poisson produit en France (2ème producteur européen).

Coordination du projet

Zoyne Pedrero Zayas (INSTITUT DES SCIENCES ANALYTIQUES ET DE PHYSICO-CHIMIE POUR L'ENVIRONNEMENT ET LES MATERIAUX)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IPREM INSTITUT DES SCIENCES ANALYTIQUES ET DE PHYSICO-CHIMIE POUR L'ENVIRONNEMENT ET LES MATERIAUX

Aide de l'ANR 274 698 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 48 Mois

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