Une équipe de chercheurs de l'Université A&M du Texas et d'autres institutions ont fait une découverte surprenante sur l'augmentation des niveaux de mercure chez les bébés otaries de Steller, ce qui pourrait avoir des effets néfastes sur les espèces en voie de disparition.
Les efforts déployés par l'équipe pendant dix ans pour étudier le mercure chez les lions de mer de Steller dans les îles Aléoutiennes – la bande d'îles s'étendant entre la Russie et l'Alaska et séparant la mer de Béring et l'océan Pacifique – ont révélé que le nombre de petits nés avec des niveaux de mercure potentiellement dangereux dans leur sang et leur fourrure ont augmenté de plus de 50 % entre 2011 et 2018 avant de se stabiliser en 2019.
Le mercure, un « métal lourd », élément non essentiel, peut être toxique pour certains animaux, y compris les humains, à des concentrations élevées. Diverses formes de mercure peuvent être introduites dans l’environnement via les émissions provenant des activités humaines ; il peut également être introduit naturellement par l'activité sismique (comme les volcans) et la fonte du pergélisol, ce qui rend plus difficile l'identification de la cause de son augmentation dans le réseau trophique.
Avant de rejoindre la faculté Texas A&M en tant que professeur de toxicologie vétérinaire à l'École de médecine vétérinaire et des sciences biomédicales (VMBS), le Dr Todd O'Hara était un toxicologue en Alaska qui a mené des études pour déterminer si les niveaux de mercure étaient sans danger dans l'océan et le réseau alimentaire.
"Bien que nos résultats n'indiquent pas de menace immédiate pour les humains via ce que nous mangeons dans cette partie de l'océan, ils ont soulevé des questions sur la façon dont le mercure et d'autres éléments pourraient continuer à changer dans certains des poissons que nous mangeons actuellement à mesure que la température de l'océan augmente. les tendances se poursuivent", a déclaré O'Hara.
Les niveaux de mercure trouvés chez les petits dans une zone largement isolée ont conduit l'équipe à étendre ses efforts de recherche pour en rechercher la cause et à examiner les changements dans d'autres éléments dans les populations d'otaries de Steller.
L'équipe tente de déterminer s'il existe une corrélation entre des niveaux de mercure plus élevés chez les bébés otaries et le déclin de la population.
Les otaries de Steller ont été ajoutées à la liste des espèces menacées dans les années 1990, mais leurs populations ont commencé à se rétablir dans certaines parties des îles Aléoutiennes au début des années 2000, la population distincte de l'est ayant été radiée de la liste en 2013.
Pour découvrir pourquoi certains groupes restent en déclin, les chercheurs se sont associés à la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et aux pêcheries commerciales via Ocean Peace Inc. pour recueillir des informations sur les différentes populations des colonies où les petits et leurs proies sont étudiés.
"Lorsque nous avons commencé cette recherche dans le sud-est de l'Alaska, nous avons trouvé très peu de chiots présentant des niveaux alarmants de mercure", a déclaré le Dr Lorrie Rea, professeur-chercheur à l'Université d'Alaska à Fairbanks (UAF), qui joue un rôle important dans l'étude de la mer de Steller par l'équipe. programme de recherche sur les lions.
"Une fois arrivés dans les îles Aléoutiennes occidentales, nous avons trouvé des bébés avec des concentrations de mercure trois à quatre fois supérieures aux plus élevées que nous avons vues dans d'autres régions. Alors que nous nous dirigeions vers la Russie le long de la chaîne des îles Aléoutiennes, les concentrations ont de nouveau diminué, donc c'est presque comme une courbe en forme de cloche."
Les chercheurs ont découvert une région présentant des concentrations de mercure plus élevées chez les bébés otaries de Steller le long de cette chaîne d'îles.
Les chercheurs ont également constaté que parmi les populations des différentes régions des îles Aléoutiennes, celles présentant des niveaux de mercure plus élevés se chevauchaient avec celles qui luttaient encore pour récupérer leurs effectifs. Cela a conduit l'équipe à étudier l'augmentation du mercure comme facteur possible du manque de rétablissement de la population de l'otarie.
L'équipe a découvert une relation entre les bébés otaries de Steller présentant des niveaux élevés de mercure et certains types de poissons dans l'alimentation de leurs mères.
O'Hara a déclaré que la principale préoccupation est le transfert de mercure au fœtus, qui est vulnérable aux effets indésirables.
"Le mercure est connu pour avoir un impact négatif sur la santé immunitaire des humains, et l'une des étudiantes diplômées de Todd, Stephanie Kennedy, a déterminé qu'il avait un effet similaire chez des animaux comme les otaries de Steller", a déclaré Rea.
Les niveaux de mercure peuvent également affecter la capacité de l'organisme à résoudre le stress oxydatif, ce qui nuit à la santé globale en maintenant les niveaux d'antioxydants relativement bas et en provoquant une dégradation des tissus au fil du temps. Ainsi, l'équipe a décidé d'inclure de nombreux éléments essentiels, comme le sélénium, dans l'effort de recherche.
"Le stress oxydatif est particulièrement important pour les mammifères plongeurs tels que les lions de mer, car ils subissent de longues respirations lorsqu'ils vont chercher de la nourriture ou chasser du poisson", a déclaré Rea. "La respiration plus longue consomme beaucoup d'oxygène, donc avoir cette capacité à contrer le stress oxydatif est important pour leur recherche de nourriture quotidienne."
O'Hara a déclaré que de nombreux processus dépendants du sélénium sont connus pour être impliqués dans cette protection et jouent également un rôle dans la protection contre la toxicose ou l'empoisonnement au mercure.
Après avoir découvert des différences dans les niveaux de mercure entre les populations d'otaries de Steller à différents points des îles Aléoutiennes, l'équipe a entrepris de déterminer si d'autres éléments variaient également chez les petits.
L'équipe a travaillé avec le Dr Daniela "Hanny" Alejandra Murillo Cisneros, chercheuse postdoctorale au Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste situé à La Paz, la capitale de Baja California Sur, au Mexique.
Cisneros est l'auteur principal d'un manuscrit récemment soumis faisant état de ces éléments chez les otaries de Steller. Elle a découvert des différences dans de nombreux éléments dans les cheveux et le sang des bébés otaries de Steller parmi les populations des régions des îles Aléoutiennes. Dans les cheveux, les 12 éléments mesurés étaient différents selon les régions, à l'exception du zinc, basé sur une caractéristique océanographique distincte, la passe Amchitka.
Sa découverte a montré que la situation géographique des populations joue un rôle important dans l'exposition des otaries de Steller à la fois à des éléments non essentiels, potentiellement toxiques, et à des éléments essentiels, nécessaires à une bonne santé. Ainsi, les enquêteurs doivent prendre en compte les carences en éléments essentiels et pas seulement ceux qui peuvent être nocifs ou toxiques.
"Vous êtes ce que vous mangez, et cette recherche le reflète", a déclaré Cisneros. "Ce que nous avons découvert, c'est qu'il existe des différences significatives dans la composition chimique des sources de nourriture disponibles dans chacune de ces régions, et ces différences se reflètent dans les populations d'otaries de Steller. Nous examinons actuellement de très près les proies, et certaines des les espèces de proies sont une nourriture importante pour les humains."
Les découvertes élémentaires de Cisneros fournissent également la preuve que la passe océanique d'Amchitka, située près du centre des îles Aléoutiennes, où la « courbe en forme de cloche » mentionnée précédemment augmente les niveaux de mercure des bébés otaries de Steller, fonctionne comme une barrière sous la surface de l'océan qui semble être à l'origine de la composition chimique variable des otaries de Steller à l'est et à l'ouest de la passe.
"Nous ne pouvons pas voir visuellement certaines barrières ou divisions dans l'océan parce qu'elles sont si profondes et si complexes", a déclaré O'Hara. "Sur la base de nos études sur les poissons et les lions de mer de Steller, nous montrons que ce simple passage a divisé l'océan biologiquement, physiquement et chimiquement."
Le poisson dans les épiceries du monde entier provient des mêmes eaux que celles dans lesquelles les otaries de Steller se nourrissent, ce qui rend important pour les humains de prêter une attention particulière au mercure et aux autres éléments contenus dans le régime alimentaire des otaries de Steller. L'équipe considère l'otarie comme une sentinelle environnementale.
Heureusement, l’industrie de la pêche aide les équipes de recherche à étudier les niveaux de mercure en faisant don de poissons à la recherche universitaire et en soutenant financièrement l’analyse des oligo-éléments effectuée au VMBS. Jusqu'à présent, les pêcheries commerciales ont fait don d'environ 1 500 poissons de la région des îles Aléoutiennes.
"Tous ceux qui travaillent à trouver ces réponses, du chercheur à la NOAA en passant par le pêcheur qui donne du poisson, nous voulons tous une prise de décision fondée sur la science", a déclaré O'Hara.
Grâce au soutien de l'industrie de la pêche, les chercheurs ont pu tester les poissons donnés pour détecter des marqueurs alimentaires, du mercure et des oligo-éléments tels que le sélénium.
"La bonne chose pour la santé humaine est que sur les 1 500 poissons, nous n'en avons trouvé qu'environ 13 qui avaient des concentrations de mercure supérieures aux niveaux conseillés pour la consommation humaine, et la plupart de ces 13 étaient du lord irlandais jaune, qui est un poisson épineux qui n'est généralement pas consommé. inclus dans le poisson vendu aux humains", a déclaré Rea.
Les chercheurs soulignent qu'ils ne tirent pas de conclusions hâtives sur la cause de l'augmentation des niveaux de mercure ou du ralentissement de la reconstitution de la population d'otaries sur certaines îles.
"Il est important de noter que ces résultats prouvent jusqu'à présent une corrélation, ou que ces choses se sont produites en même temps, et non une causalité, ce qui signifierait qu'un événement a provoqué l'autre", a déclaré O'Hara.
Alors que l'équipe de recherche poursuit ses travaux dans les îles Aléoutiennes, O'Hara, Rea et Cisneros se disent reconnaissants pour la nature collaborative de leur travail en tant que toxicologues.
"Des découvertes comme celle-ci et la recherche continue de réponses prennent vraiment un village", a déclaré Rea. "Cette recherche rassemble des universitaires du monde entier qui apportent de multiples perspectives ainsi que le soutien de diverses industries et agences directement intéressées par nos découvertes."
Les équipes apprennent les unes des autres de l'autre côté de la frontière pour déterminer quelles sont les meilleures approches pour comprendre les éléments traces dans l'océan Pacifique et les changements de température et de pH de l'océan.
O'Hara a déclaré que ces travaux mettent en évidence le fait que l'impact des humains sur l'océan a de nombreux effets potentiels qui ne sont pas intuitivement évidents, et que les changements dans les niveaux de mercure dans la vie océanique peuvent être provoqués par de nombreux facteurs.
"Nous trouvons des réponses dans des projets individuels, mais elles s'assemblent comme des pièces de puzzle pour construire une vision plus large", a déclaré Rea. "Nous ne comprendrons pas pleinement ce qui se passe avec les otaries de Steller tant que nous ne comprendrons pas ce qui arrive à leur environnement. Il y a donc encore beaucoup de travail à faire avec d'autres agences et la poursuite de notre collaboration universitaire et industrielle est la clé de notre succès."
Parmi les autres chercheurs impliqués dans la découverte des différences régionales figurent ceux du Laboratoire de recherche sur les éléments traces (TERL) du Département des biosciences intégratives vétérinaires (VIBS). Leur article est publié dans Science of The Total Environment. .
Les travaux connexes et pertinents au Mexique (dirigés par Cisneros), publiés dans le Marine Pollution Bulletin , comprend les résultats des concentrations de mercure et de sélénium chez les otaries de Californie en liberté dans le golfe de Californie, au Mexique. Les contributeurs à la recherche internationale au Mexique et en Alaska comprennent le Dr Robert Taylor, directeur du TERL ; Dr Jill Hiney de VIBS ; Dr Carlos A. Rosado Berrios du VIBS ; Dr Ben Barst de l'UAF ; et l'étudiante diplômée Michelle Trifari de l'UAF ; parmi tant d'autres.
Plus d'informations : Michelle P. Trifari et al, Les isotopes stables spécifiques aux composés d'acides aminés révèlent les influences du niveau trophique et des sources de production primaires sur les concentrations de mercure dans les poissons des îles Aléoutiennes, Alaska, Science of The Total Environment (2023). DOI :10.1016/j.scitotenv.2023.168242
T.E. Symon et al, Concentrations de mercure et de sélénium dans le lanugo d'otaries de Californie en liberté dans le sud du golfe de Californie, Mexique, Marine Pollution Bulletin (2023). DOI :10.1016/j.marpolbul.2023.115712
Informations sur le journal : Science de l'environnement total , Bulletin sur la pollution marine
Fourni par l'Université A&M du Texas
