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Un aperçu de la médecine du sport mène à la découverte des moules dans un océan acidifiant

Photo: NOAA Fisheries

Les taux d'alimentation des moules bleues ralentissent dans des conditions d'acidification des océans, et la cause peut être le rythme lent des cils branchiaux, semblable à une réponse connue dans les cellules pulmonaires humaines.

Shannon Meseck, chimiste de recherche sur les pêches à la NOAA et coureuse de marathon, s'est initialement intéressée à la façon dont les ultra-coureurs peuvent tolérer des niveaux plus élevés de dioxyde de carbone que les non-athlètes. Une conversation fortuite avec un médecin au sujet des cellules ciliées du poumon humain a allumé une ampoule dans sa tête. Des similitudes entre la fonction de ces cellules chez l’homme et chez les moules bleues pourraient-elles expliquer la réponse des moules à l’acidification croissante de l’océan?

Les moules bleues, l'une des études sur les mollusques de Meseck, sont des bivalves filtreurs importants d'un point de vue économique et environnemental. Comme les autres bivalves, ils utilisent leurs branchies pour se nourrir et respirer. Les cils branchiaux – structures microscopiques semblables à des cheveux – créent et contrôlent le courant qui permet à l'eau et à la nourriture de s'écouler sur les branchies. Les cils aident également à capturer et à trier les particules alimentaires.

Des cellules ciliées similaires dans le poumon humain ont des récepteurs qui détectent l'environnement, y compris la concentration de dioxyde de carbone. Ils signalent des réponses qui peuvent inclure des changements dans la fréquence des battements des cils. Les poumons des ultra-coureurs sont très efficaces dans ce domaine. Ils peuvent tolérer des niveaux plus élevés de dioxyde de carbone dans le corps que les non-sportifs et ne pas être «essoufflés» aussi rapidement ou aussi longtemps.

Et si, pensait Meseck, l'augmentation du dioxyde de carbone caractéristique de l'acidification des océans inhibait également les cils de crustacés? L'alimentation et la respiration seraient également inhibées. Cette question «et si» a conduit à une étude menée par le laboratoire du NOAA Northeast Fisheries Science Center à Milford, Connecticut.

Cette étude pourrait être la première à montrer que les cils branchiaux des mollusques et crustacés ralentissent avec l'augmentation du dioxyde de carbone dissous. Les résultats confirment qu'une concentration élevée de dioxyde de carbone réduit les taux d'alimentation des moules bleues. En outre, les chercheurs ont trouvé des preuves que le ralentissement de la fréquence de battement des cils – à quelle fréquence ils se contractent et déplacent de l'eau – provoque cette diminution des taux d'alimentation. Ceci est similaire à ce qui peut arriver dans les poumons humains. Ces résultats sont importants pour comprendre comment l'acidification des océans affecte les mollusques et les écosystèmes marins. L'étude a été publiée dans Ecological Indicators.

Qu'arrive-t-il aux moules lorsqu'il y a trop de dioxyde de carbone?

Une alimentation et une filtration réduites ont des implications importantes pour l'énergie et la croissance des moules bleues, ainsi que des effets au niveau de l'écosystème. «La filtration bivalve est un service écosystémique, et la façon dont l'acidification des océans peut affecter cela doit être mieux comprise», a déclaré Meseck.

À mesure que la concentration atmosphérique de dioxyde de carbone augmente, l'océan en absorbe environ 30%, ce qui rend l'eau plus acide. Dans le nord-est des États-Unis, le dioxyde de carbone dissous dans l'eau de mer a augmenté de 2,5% de 2007 à 2015.

Les chercheurs ont mesuré les taux d'alimentation des moules dans des conditions de dioxyde de carbone faible et élevé dans une expérience sur le terrain à Milford Harbour. Ils ont utilisé une méthode de biodéposition développée par d'autres chercheurs de Milford. À titre de comparaison, une expérience similaire a été menée en laboratoire, exposant des moules bleues à deux concentrations de dioxyde de carbone différentes à l'aide d'un système de distribution expérimental.

Dans les expériences sur le terrain et en laboratoire, le volume d'eau filtré par les moules au fil du temps était plus faible à des niveaux de dioxyde de carbone plus élevés et plus élevé à des niveaux inférieurs. Les moules dans des conditions de dioxyde de carbone plus élevées avaient des taux de filtration et une efficacité de sélection significativement plus faibles des particules alimentaires.

L'équipe a utilisé un système d'imagerie vidéo numérique haute vitesse avec un logiciel utilisé dans la recherche biomédicale pour mesurer la fréquence des battements des cils. Ils ont constaté que la fréquence des battements diminuait avec l'augmentation de la concentration de dioxyde de carbone.

La technicienne de laboratoire Melissa Krisak a expliqué: «C'est incroyable de voir combien de fois vous trouvez d'excellents outils de la communauté médicale pour aider à répondre aux questions sur les animaux marins.»

NOAA Fisheries, 22 septembre 2020. Article.

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