Découvrir l'origine de la toxine methylmercure dans les écosystèmes marins – MERTOX

Le cœur du projet réside dans le développement et l’utilisation de nouveaux outils analytiques moléculaires et isotopiques, permettant d’explorer la biogéochimie et le cycle écologique du méthylmercure dans différents écosystèmes marins, à différentes échelles. Nous sommes convaincus que l’exploration des variations isotopiques des atomes de carbone (d13C) et de mercure (d202?199Hg) incorporés dans la molécule de CH3Hg recèlent les signatures de processus permettant d’identifier l’origine et le devenir de cette toxine dans l’environnement. Dans le cadre du projet MERTOX nous avons prévu de conduire (i) des travaux en laboratoire permettant d’étudier les processus fondamentaux qui influencent la variation isotopique organométallique du méthylmercure, (ii) réaliser des observations in situ intégrées depuis la colonne d’eau vers les réseaux trophiques le long d’un zone de fort gradient redox et de matière organique dans la zone côtière Péruvienne pour caractériser certains processus clés et (iii) cartographier à l’échelle globale la signature isotopique organométallique bidimensionnelle du CH3Hg (d13C-d202?199Hg) sur des échantillons de thonidés pour mieux contraindre le cycle du Hg dans les réseaux trophiques de l’océan global. Une attention particulière sera portée sur l’étude encore inexplorée du cycle isotopique du carbone du CH3Hg, une approche originale et à fort potentiel, permettant d’aider à identifier l’origine de cette toxine à l’échelle globale, en utilisant en particulier comme référence les cartes isotopiques globales en d13C qui existent pour différents composés de la matière organique marine

-Nous venons de publier la première cartographie en haute résolution de la distribution spatiale des concentrations en Hg pour 3 espèces de thonidés à l’échelle du Pacifique Sud-Ouest (publication, communication)
-Nous avons développé un modèle statistique permettant de caractériser la distribution spatiale des concentrations en Hg pour 2 espèces de thonidés dans le Pacifique Sud-Ouest (publication). Ces modèles montrent que la taille des individus ainsi que la distribution des gradients horizontaux et verticaux de température jouent un rôle clés dans le comportement alimentaire des thonidés, notamment leur profondeur d’alimentation, facteurs qui influencent significativement les concentrations en Hg dans la chair.
-Nous avons réalisé les premières cartes de signature isotopique en Hg en haute résolution dans l’Est de l’Océan Indien et dans le Pacifique Sud-Ouest pour 2 espèces de thonidés.
-Nous avons pour la première fois au monde réussi à estimer la composition isotopique en Hg de l’eau de mer (Méditerranée) grâce à la méthode analytique développée dans le cadre du projet MERTOX.
-Réalisation d’un gros effort logistique de mise au point de méthodes d’échantillonnage et d’envoi de matériel lourd au Pérou dans le cadre de la préparation des 2 campagnes à venir prévues en 2019 et 2020.

-Nous visons la production de cartes en haute résolution de la distribution spatiale des concentrations en Hg pour différentes espèces de thonidés à l’échelle globale. Ces cartes permettront de caractériser les zones de pêche les plus à risques pour aider à développer des stratégies intégrées de management des stocks de thonidés en tenant compte du Hg.
-La réalisation de cartes isotopiques en 2D (d13C-d202?199Hg) du Hg pour différentes espèces de thonidés permettra d’aider à comprendre si différents mécanismes et/ou sources de mercure et de carbone gouvernent la production de méthylmecure à l’échelle de l’océan global.
-La caractérisation des processus d’interactions entre le cycle du carbone et celui du mercure à travers des expériences en laboratoire, et des observations in situ (Pérou) à l’échelle isotopique et moléculaire doit nous permettre d’améliorer notre connaissance fondamentale de ces mécanismes.

Nous avons déjà pu publier un premier article fondateur pour ce projet, qui indique que la distribution des gradients horizontaux et verticaux de température dans l’océan Pacifique Sud-Ouest jouent un rôle clés dans le comportement alimentaire des thonidés, notamment leur profondeur d’alimentation (Houssard et al., 2019). Nous disposons déjà des premières cartes de distribution spatiale des isotopes stables du Hg pour une même espèce de thon à l’échelle globale. Ces travaux conduits pour plusieurs espéces feront l’objet de prochaines publications.
Deux autres articles sont actuellement soumis (Chimie analytique et observations environnementales)

Le mercure est un polluant global qui impacte la santé humaine et celle des écosystèmes. Le mercure s’intègre dans le cycle naturel du carbone, où il est transformé en Méthylmercure (CH3Hg) une neurotoxine organométallique qui possède des propriétés de biomagnification dans les réseaux trophiques. La consommation de produits de la mer, d’espèces pélagiques (Thonidés) en particulier représente la principale source d’exposition au Méthylmercure pour l’Homme. Les coûts sanitaires et l’impact socioéconomique du Méthylmercure à l’échelle mondiale sont estimés a plusieurs milliards de $US par an. Malgré de récents progrès, les processus à l’origine de la formation de la neurotoxine CH3Hg sont toujours mal caractérisés à l’échelle de l’océan global. Les outils analytiques disponibles actuellement pour étudier l’origine et la formation du CH3Hg dans les océans ne disposent pas d’une résolution moléculaire et d’une d’efficacité suffisante pour identifier, caractériser, et quantifier des processus in situ spécifiques qui opèrent à des niveaux de concentration ultratrace.
L’objectif du projet MERTOX est de répondre à la problématique fondamentale qui porte sur l’étude des mécanismes qui contrôlent la formation, le devenir et l’accumulation du CH3Hg dans les réseaux trophiques de l’océan global.
Le coeur de ce projet réside dans le développement et l’utilisation de nouveaux outils analytiques permettant d’explorer la biogéochimie isotopique des composés organométalliques. Ces nouveaux outils ont pour objectif de mesurer et identifier précisément les mécanismes d’interactions entre les éléments traces et la matière organique, en prenant le Méthylmercure comme composé modèle dans le cadre de ce projet. Nous sommes convaincus que l’exploration des variations isotopiques des atomes de carbone (d13C) et de mercure (d202?199Hg) incorporés dans la molécule de CH3Hg recèlent les signatures de processus permettant d’identifier l’origine et le devenir de cette toxine dans les écosystèmes marins. Dans le cadre du projet MERTOX nous allons d’abord conduire des travaux en laboratoire permettant d’étudier les processus fondamentaux qui influencent la variation isotopique organométallique du Méthylmercure. Nous allons ensuite réaliser des observations in situ permettant de mettre en évidence les variations isotopiques du Méthylmercure associées à ses processus de transformation et transfert le long de zones d’interfaces biogéochimiques (redox, matiére organique). Enfin, l’analyse isotopique organométallique bidimensionnelle du MeHg (d13C-d202?199Hg) sera menée sur des banques d’échantillons de grands prédateurs pélagiques à l’échelle de l’océan global. Une attention particulière sera portée sur l’étude encore inexplorée du cycle isotopique du carbone du Méthylmercure, une approche originale et à fort potentiel, permettant d’identifier l’origine de cette toxine à l’échelle globale, en utilisant en particulier comme référence les cartes isotopiques globales en d13C qui existent pour différents composés de la matiére organique marine.