Vidéo: Les oiseaux marins détoxifient le mercure ingéré dans leur alimentation

Publié par Isabelle le 26/02/2021 à 12:00
Source: CNRS INEE
Naturellement fortement exposés au méthylmercure, les prédateurs supérieurs de haut niveau trophique ont dû évoluer pour contrecarrer les effets de ce puissant neurotoxique. Ainsi, les oiseaux marins sont capables de détoxifier le méthylmercure grâce au sélénium (Le sélénium est un élément chimique, de la famille des chalcogènes, de...) pour former un composé minéral inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.) non toxique, la tiémannite (séléniure de mercure), dans leurs tissus. C'est ce que montre une étude récente publiée dans Environmental Science and Technology sur le pétrel géant (Le Pétrel géant (Macronectes giganteus) est une espèce de grand oiseau de mer de la...), considéré comme le vautour (Le terme vautour est un nom vernaculaire désignant certains oiseaux rapaces diurnes...) des mers (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) australes. Par une approche pluridisciplinaire, les chercheurs ont montré que la tiémannite est formée non seulement dans le foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans...) mais aussi dans d'autres tissus comme le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...), organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction...) particulièrement sensible aux effets neurotoxiques du mercure.


Pétrel géant subantarctique (Macronectes halli) des Îles Crozet. © Photo P. Bustamante.

Les oiseaux marins présentent des concentrations très élevées de mercure dans leurs tissus, y compris dans les zones océaniques les plus reculées du globe. Sachant que la contamination provient de leur nourriture, comment les oiseaux marins arrivent-ils à concilier alimentation et forte exposition à cet élément particulièrement toxique ? C'est ce qu'ont étudié des chercheurs de La Rochelle Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) (laboratoire Littoral, Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) et Sociétés et Centre d'Etudes Biologiques de Chizé) en collaboration étroite avec l'Université de Grenoble Alpes (Institut des Sciences de la Terre) et l'Université de Nantes (L’université de Nantes est une université française située à...) (Institut des Matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) Jean Rouxel). Ils ont utilisé une approche novatrice et intégrative combinant analyses chimiques, spectroscopie d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) X, et microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) électronique à transmission à haute résolution.

Du fait de leur position élevée dans les réseaux trophiques et de leur longévité (La longévité d'un être vivant est la durée de vie pour laquelle il est...), les prédateurs marins comme les thons, les espadons, les mammifères marins ou encore les oiseaux marins sont fortement exposés et accumulent continuellement une des molécules chimiques les plus toxiques pour la vie (La vie est le nom donné :), le méthylmercure. Les oiseaux éliminent une partie de ce méthylmercure à chaque fois qu'ils renouvellent leur plumage, le mercure se fixant sur la kératine de leurs plumes. Cette élimination périodique n'est toutefois pas suffisante pour contrecarrer les effets néfastes de ce toxique. Aussi, ont-ils développé un mécanisme de minéralisation qui consiste à associer le mercure au sélénium pour former des granules de séléniure de mercure insoluble (HgSe) appelé tiémannite.

La tiémannite, déjà décrite dans le foie des mammifères marins, a été identifiée pour la première fois dans le foie et des tissus extrahépatiques (muscle, reins, cerveau) du pétrel géant. La dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) des grains de tiémannite augmente avec la concentration en mercure dans les tissus. Les agrégats de HgSe ont une taille de l'ordre de 3 nm dans le muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types...) (~90 ppm de Hg), de 5 à 20 nm dans les reins (~ 400 ppm) et de 40 et 100 nm dans le foie qui constitue le tissu montrant les plus fortes concentrations de mercure (jusqu'à 1500 ppm de Hg). Leur abondance s'accroit également avec la concentration en mercure. Le cerveau se distingue des autres tissus par une concentration faible en mercure (~ 6 ppm de Hg), dont environ un tiers est sous forme de HgSe. Ces faibles concentrations ainsi que la large proportion de Hg sous forme de séléniure de mercure non toxique suggèrent que la déméthylation du méthylmercure dans les différents tissus des pétrels limite son accumulation dans le cerveau où il est ensuite efficacement déméthylé.


Cartographie chimique par énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) dispersive des rayons X (EDX) d'un agrégat de nanoparticules de HgSe (image de gauche) et micrographie à très haute résolution (image du centre) de trois nanocristaux de HgSe (4 à 10 nm) dans le rein (Le rein a de multiples fonctions (hormonales, de régulation de la tension, mais il est surtout...) d'un pétrel géant. La zone encadrée est agrandie (en haut à droite) et le cliché de diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est...) X obtenu par transformée de Fourrier de cette image (en bas à droite) correspondent à celle de cristaux de HgSe.

Les chercheurs ont également identifié un complexe tétrasélénolate (Hg(Sec)4) dans le foie, les reins, le muscle et le cerveau, associé probablement à une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) riche en sélénium, la sélénoprotéine P. Cette protéine contient 12 résidus sélénocystéine dans la région terminale du domaine β qui servirait de site de complexation puis de nucléation des grains de HgSe. Les nanocristaux de tiémannite croîtraient ensuite selon toute vraisemblance par auto-assemblage des protéines mercurées, comme il est courant dans les processus de biominéralisation. Ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) montrent le rôle clé du sélénium et des sélénoprotéines dans le processus biochimique de déméthylation du méthylmercure. Ce processus de détoxication, très consommateur de sélénium, ne semble pas limitant pour les oiseaux marins car leur régime alimentaire (Pour les régimes alimentaires d'ordre culturel pratiqués par l'Homme voir pratique...) est riche en cet élément.

Vidéo réalisée par le synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute...) (ERSF) sur cette thématique

Références:
Manceau A, Gaillot AC, Glatzel P, Cherel Y, Bustamante P (2021) In vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine...) formation of HgSe nanoparticles and Hg-tetraselenolate complex from methylmercury in seabird. Implications for the Hg-Se antagonism. Environmental Science & Technology.

Contacts:
- Paco Bustamante - Littoral, Environnement et Sociétés (LIENSs – CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) / La Rochelle Université) - paco.bustamante at univ-lr.fr
- Alain Manceau - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) des Sciences de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) (ISTerre – CNRS / Université Grenoble Alpes) - alain.manceau at univ-grenoble-alpes.fr
- Armelle Combaud - Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Littoral, Environnement et Sociétés (LIENSs - CNRS / Université de La Rochelle) - armelle.combaud at univ-lr.fr
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