Au cours des 30 dernières années, l'urbanisation s'est accrue le long de la lagune de l'Indian River, qui s'étend sur environ 250 kilomètres sur la côte est de la Floride. Par conséquent, la qualité de l'eau s'est détériorée et il y a une perte généralisée d'herbes marines et des proliférations d'algues nuisibles persistantes, qui menacent écologique, santé humaine et animale marine, comme les lamantins.

Dans ce système précieux et vulnérable, deux types de proliférations toxiques suscitent des inquiétudes importantes :Microcystis aeruginosa (algues bleu-vert connues pour produire la toxine microcystine) et Pyrodinium bahamense, qui produisent une neurotoxine appelée saxitoxine. La saxitoxine provoque une intoxication paralysante par les coquillages, qui a causé des dizaines d'empoisonnements mortels et non mortels dans le monde.

Les effets spécifiques sur la santé dus aux concentrations de toxines dans les eaux de surface de la lagune de la rivière Indian ne sont pas entièrement compris. Des chercheurs du Harbour Branch Oceanographic Institute de la Florida Atlantic University, en collaboration avec le St. Johns River Water Management District, ont collecté des échantillons d'eau de surface pendant les saisons humides et sèches de 2018 et ont évalué la dynamique des microcystines et de la saxitoxine dans le lagon à l'aide d'une approche multivariée.

L'équipe de scientifiques a évalué la toxicité des extraits organiques des échantillons d'eau provenant de six segments de la lagune de la rivière Indian :la lagune de la rivière Banana, Lagune des moustiques, Lagune de la rivière Indienne du Nord, Lagune centrale de la rivière Indian, Lagune de la rivière Indian méridionale et l'estuaire de Sainte-Lucie. Ils ont évalué les échantillons d'eau par rapport à un panel de lignées cellulaires de mammifères et caractérisé la composition des communautés de micro-organismes et leurs corrélations avec les concentrations de toxines. Ils ont analysé les échantillons pour déterminer les associations entre les toxines et la température, salinité, pH, Saturation d'oxygène, concentrations de nutriments dissous et de chlorophylle-a, ainsi que la présence de gènes biosynthétiques pour les toxines, abondance relative des espèces planctoniques, et la composition de la communauté microbienne.

Résultats de l'étude, publié dans la revue Algues nuisibles , ont montré que les concentrations des deux toxines étaient généralement plus élevées pendant la saison des pluies, mettant en évidence le lien entre les précipitations (par exemple, par les charges nutritives), nombre de cellules, et les toxines. Les données suggèrent que les microcystines n'étaient présentes que dans des conditions environnementales spécifiques et que la saxitoxine, même détecté, était présent à des concentrations insuffisantes pour affecter ces lignées cellulaires.

Les concentrations de microcystines étaient plus élevées dans l'estuaire de la Sainte-Lucie, tandis que la saxitoxine était élevée dans la lagune de la rivière Indienne du Nord et la lagune de la rivière Banana. Une cytotoxicité liée à la présence de microcystines a été observée dans l'estuaire de la Sainte-Lucie pendant la saison des pluies. Aucun schéma significatif entre la cytotoxicité et la saxitoxine n'a été identifié. La toxicité pour les lignées cellulaires causée par les microcystines n'a été observée que dans le segment de l'estuaire de Sainte-Lucie pendant la saison des pluies. Aucune cytotoxicité significative n'a été induite par la saxitoxine.

"Nos résultats suggèrent que les effets potentiels sur la santé humaine de ces toxines peuvent n'exister que lorsqu'une prolifération est active. Avec cette information, les efforts futurs devraient élargir les évaluations pour comprendre les effets potentiels des toxines sur la santé humaine, " a déclaré Abdiel E. Laureano-Rosario, Doctorat., auteur principal et chercheur principal, Florida Center for Coastal and Human Health (CCHH) à la FAU Harbour Branch. "Par exemple, les toxines produites par les efflorescences algales varient dans l'espace et dans le temps, les recherches futures devraient se concentrer sur une surveillance plus fréquente et à plus long terme des toxines provenant des proliférations d'algues nuisibles et de leur toxicité associée, y compris les effets sur la dynamique des écosystèmes et la santé humaine.

En échantillonnant les périodes de floraison et de non-floraison, cette étude fournit une compréhension de base initiale de la variabilité spatio-temporelle des concentrations de toxines dans la lagune de l'Indian River et des informations sur les relations avec la composante vivante et les éléments non physiques et chimiques de l'écosystème.

"Nos résultats mettent en évidence les rôles synergiques que les paramètres environnementaux et biologiques jouent en influençant la dynamique de production de toxines par les algues nuisibles dans la lagune de la rivière Indian, " dit Laureano-Rosario. " Parce que la lagune couvre des latitudes subtropicales, les résultats de notre étude peuvent servir de référence pour les régions avec des climats similaires et des proliférations productrices de toxines. »

Des événements tels que les proliférations d'algues nuisibles et la production de toxines continueront probablement d'augmenter dans la lagune de la rivière Indian et dans le monde en raison de la croissance démographique et d'autres phénomènes naturels dus à l'augmentation des précipitations et des ouragans.