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COSELMAR, a 4-year project financed by the Région des Pays de la Loire at 2.1 M€, officially started on the 7th January 2013. The project is coordinated by Philipp Hess (IFREMER) and Sophie Pardo (Université de Nantes-LEMNA) and falls under the Federation for Research Institut Universitaire Mer et Littoral (IUML, FR CNRS 3473)*. COSELMAR has also been approved by the Scientific Council of the MSH Ange Guépin. COSELMAR is a research project uniting 5 research units of IFREMER and 11 laboratories of the Université de Nantes, along with academic partners, and national and international industries. The aim is to achieve a better understanding of the marine and coastal ecosystems and the associated resources. The project will also provide insights into risk management and prevention of natural events and anthropogenic impacts. COSELMAR’s main objective is to integrate and promote the interdisciplinary scientific work concerning the issues above in order to build a real expertise on potential risks of coastal and marine zones. The project is divided into 3 axes of research and 1 integrated axis, Le projet COSELMAR, financé par la Région des Pays de la Loire à hauteur de 2.1 M€ pour une durée de 4 ans, a commencé officiellement le 07 janvier 2013. Coordonné par Philipp Hess (IFREMER) et Sophie Pardo (Université de Nantes-LEMNA), il est un projet fédérateur pour la Fédération de Recherche Institut Universitaire Mer et Littoral (IUML, FR CNRS 3473)*. COSELMAR a également été agréé par le Conseil Scientifique de la MSH Ange Guépin. Cinq unités de recherches de l’IFREMER et onze laboratoires de l’Université de Nantes, appuyés par des partenariats académiques et industriels français et internationaux vont collaborer afin d'apporter une meilleure compréhension des écosystèmes littoraux et marins et des ressources associées, ainsi qu'une réflexion sur la gestion et la prévention des risques engendrés par les facteurs naturels et anthropiques. L'objectif principal de COSELMAR est d'intégrer des travaux scientifiques interdisciplinaires autour de ces questions afin de construire une véritable expertise sur les risques en milieu littoral et marin. Ce projet est divisé en trois axes de recherche et un axe intégrateur

This book updates available international databases on toxic and harmful species of phytoplankton and micro-phytobenthos. It lists regional occurrences at world-wide scale: localities, cell densities, toxicity levels in contaminated animals, human and animal poisoning, isolation of identified active molecules and toxins, documentary sources. Finally, this book addresses the geographic distributions of phycotoxin-producers from recent data. The objective is to analyze the evolution of toxic and harmful episodes over the past 30 years to identify trends, and to introduce a discussion on the reality of a time-dependent increase in the number of known species and toxins., Cet ouvrage met a Jour et complete les donnees internationales disponibles sur les especes toxiques et nuisibles du phytoplancton et du micro-phytobenthos. II fait l'inventaire des occurrences regionales a l'echelle de la planete : localites, densites cellulaires, niveau de toxicite des animaux contamines, intoxications humaines et animales, isolement des principes actifs et/ou des toxines identifiees, sources documentaires. Enfin, cet ouvrage aborde la distribution geographique des producteurs de phycotoxines a partir de donnees recentes. L'objectif est d'analyser !'evolution des episodes toxiques et nuisibles sur les 30 dernieres annees afin de degager des tendances et d'introduire une discussion sur la realite d'une augmentation du nombre d'especes et de toxines connues au cours du temps.

Cette étude s’est inscrite dans un contexte d’évaluation de la salubrité des mollusques bivalves destinés à la consommation humaine. Ces organismes peuvent en effet accumuler des toxines, en particulier de microalgues, en concentrations importantes, pouvant induire des intoxications chez les personnes les consommant. Afin d’assurer la protection des consommateurs, les toxines réglementées sont recherchées dans les coquillages par techniques physico-chimiques. En parallèle, les toxines émergentes, potentiellement produites par d’autres organismes que les micro-algues telles que les micromycètes, peuvent être detectées par l’utilisation du test de toxicité aigüe sur souris. Cependant, ce bio-essai présente de très nombreux inconvénients, notamment éthiques et méthodologiques. C’est pourquoi une suite de bio-essais miniaturisés a été développée en utilisant trois types de tests : cytotoxicité sur cellules KB, la toxicité aguë sur larves de diptères, et activités antibactériennes sur bactéries marines. Ces tests ont dans un premier temps été adaptés à des protocoles de routine, puis leur périmètre de détection a été évalué à différents niveaux de complexité de la matrice : toxine lipophile pure connue ou émergente, extrait brut de micro-algue ou de micromycète producteur de toxine, et matrices de bivalves dopées par des toxines. Les trois tests se sont révélés être complémentaires dans leurs champs de détection, et une démarche pour leur mise en place a pu été proposée. Une douzaine de souches de microalgues et 24 souches de micromycètes ont été cultivées et testées avec la suite de bio-essais. Pour certaines souches de micro-algues et de micromycètes de nouveaux composés ont pu être mis en évidence. En s’appuyant sur des techniques de spectrométrie de masse haute résolution, des exercices de déréplication ont été entrepris pour deux organismes en particulier : le dinoflagellé Vulcanodinium rugosum et le micromycète Beauveria brongniartii. La procédure développée a été validée pour la matrice coquillage et pourra de ce fait être utilisé dans le cadre de recherche de composés toxiques dans cette matrice, notamment dans les dispositifs nationaux de vigilance alimentaire.

Suite à la découverte de la Pinnatoxine G comme agent responsable des toxicités atypiques à Ingril fin 2010, une étude a été commanditée afin d’approfondir les connaissances sur l’organisme producteur de cette toxine, Vulcanodinium rugosum, les toxines associées et leur toxicité. L’organisme, étant considéré « cryptique » dû à sa faible présence dans le milieu, a été suivi de manière plus proche à Ingril. Il est apparu dans la colonne d’eau en juillet et août 2012, et quelques échantillons ont pu être prélevés pour la mise en culture de souches supplémentaires. Une corrélation directe entre la croissance de l’organisme et la température est soupçonnée mais n’a pas encore pu être corroborée sur la période d’étude, faute d’un nombre suffisant d’échantillons. La salinité a été relevée comme étant potentiellement un autre facteur affectant la prolifération de cet organisme. La Pinnatoxine G purifiée a pu être obtenue auprès de collaborateurs néozélandais par le biais du CNRC Halifax. Les collaborateurs du CNRC ont caractérisé ce produit comme étant pur, et une solution d’étalon a été produite. La stabilité de cette solution a été testée, et l’étalon étant très stable a pu être utilisé pour l’analyse des échantillons par spectrométrie de masse. Une méthode analytique a été mise en place pour l’analyse des différents analogues de la Pinnatoxine et des Ptériatoxines (A à G et PtTX-A à C). Les facteurs de réponse des autres analogues sont supposés égaux à 1. L’analyse des pinnatoxines à Ingril clarifie que la Pinnatoxine G est l’analogue le plus abondant avec un faible pourcentage de la Pinnatoxine A (connu pour être un métabolite de la Pinnatoxine G produit par le coquillage). Les concentrations varient fortement d’année en année, mais les concentrations maximales ont dépassé 600 µg kg-1 pour les trois ans 2010 à 2012 et ont dépassé 1200 µg kg-1 en 2010. Ainsi, Ingril présente les concentrations les plus élevées mondialement, dépassant d’un facteur six les plus fortes teneurs rapportées (Nouvelle Zélande). La comparaison entre moules et palourdes montrent que les moules accumulent la Pinnatoxine G toujours de manière préférentielle, et que la moule reste donc l’espèce sentinelle par excellence. Les palourdes ont une très légère tendance à métaboliser plus largement ce composé, le pourcentage de PnTX-A constituant 1.9% de la Pinnatoxine G dans les palourdes par rapport aux 1.1% dans les moules. La culture en masse de l’organisme a été réalisée en mode batch dû à l’adhérence notoire des cellules aux parois des contenants des cultures. Différents facteurs environnementaux et nutritionnels ont été examinés pour leurs effets sur la croissance et la production toxinique de l’organisme. La salinité, les sources d’azote et potentiellement la température sont des facteurs à respecter. Un total d’environ 290 g de masse algale a été produit à partir de 350 litres de cultures. Cette biomasse contenait 3,1 mg de Pinnatoxine G. Bien que l’étude fût coûteuse dû au temps agents passé, elle permettrait de produire de la biomasse suffisante pour la préparation durable d’étalon. Aucune toxicité cellulaire de la Pinnatoxine G n’a été obtenue sur les trois modèles cellulaires utilisés (Caco2, Neuro2a et KB), dans les conditions testées. Toutefois, les extraits bruts de Vulcanodinium rugosum se sont révélés être très toxiques sur ces modèles. De plus, même si la toxine pure n’interfère pas avec l’intégrité de la barrière cellulaire (modèle de la barrière intestinale), elle passe aisément à travers cette barrière sur une exposition de 24 h. Cette observation est en cohérence avec une étude qui a été conduite par un groupe néozélandais qui a examiné la toxicité orale dans le modèle souris. Cette étude a été examinée de près par nos collaborateurs et des pistes pour confirmer et approfondir ces résultats ont été indiquées. Le manque de données épidémiologiques pourrait être relié à l’absence de récolte des moules dans l’étang d’Ingril pour la consommation humaine.

The bioactivity of phytoplankton toxins that accumulate in shellfish is almost always tested on animal model (mice assay). In spite of these advantages, the ability of this test to explain the nature of the bioactivity remains limited. Besides, the current sanitary control based on targeted methods of identification and quantification (LC-MS/MS) of known toxins, do not permit to detect unknown toxins. In order to cope with this need of identification of unknown toxic substances, a next approach based on global and differential metabolomic profiling was proposed. The first results obtained from extracts that have shown a positive toxicity in mice without the substances potentially responsible for these toxic effects have been measured by targeted methods, clearly open new perspectives regarding this atypical toxicity issue. This concept allows identifying a biological signature associated with this toxicity and shows the interest of characterizing biomarkers, which are potential candidates for the establishment of a new control strategy. Validity and robustness of this approach have now to be confirmed at a larger scale., La bioactivité des toxines du phytoplancton qui s’accumulent dans les coquillages est presque toujours évaluée sur modèle animal (test souris). Malgré ses avantages, la capacité de ce test à expliquer la nature de cette bioactivité reste limitée. Par ailleurs, le contrôle sanitaire actuellement basé sur une méthode ciblée d’identification et de quantification d’un ensemble de toxines connues ne permet pas de détecter des toxines encore inconnues. Afin de répondre à ce besoin de caractérisation de substances toxiques inconnues, une nouvelle approche de profilage chimique différentiel et non ciblé, de type métabolomique, a été proposée. Les extraits sélectionnés sont ceux ayant montré une toxicité positive chez la souris, sans que les substances potentiellement responsables de cet effet toxique n’aient été révélées par des mesures ciblées. Les premiers résultats obtenus par cette approche donnent un nouvel éclairage aux phénomènes toxiques de type atypique. Ce concept permet de mettre en évidence une signature biologique associée à cette toxicité et démontre l’intérêt de caractériser des biomarqueurs qui sont des candidats potentiels à la mise en place d’une nouvelle stratégie de contrôle. La validité et la robustesse de cette approche restent toutefois à évaluer à plus large échelle.