Biotoxines marines

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L’équipe

Biotoxines marines

Mireille Chinain

Dr Sc. HDR – Directrice du laboratoire

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Taiana Darius

Dr Sc. HDR – Directrice de recherche

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Clémence GATTI

Dr Sc. – Chargée de recherche

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Hélène MARTIN-YKEN

Dr Sc., HDR – Chargée de recherche

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Mélanie ROUE

Dr Sc. – Chargée de recherche

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Jérôme VIALLON

Ingénieur d’étude

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Philippe CRUCHET

Technicien supérieur de laboratoire

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Kevin HENRY

Technicien de laboratoire

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Taina REVEL

Technicienne de laboratoire

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André UNG

Technicien de laboratoire

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Sébastien LONGO

Doctorant

Garrigues2

Jean-Bastien GARRIGUES

Technicien de laboratoire

La thématique du laboratoire

Chaîne trophique de la ciguatéra. © ILM

Depuis sa création, en 1967, le laboratoire de recherche sur les biotoxines marines (LBM) focalise son activité sur les efflorescences algales potentiellement dangereuses (ciguatéra, etc.) et leurs conséquences sanitaires sur les populations polynésiennes. Il s’est imposé comme une référence au-delà des frontières du Pacifique.

La ciguatéra est une intoxication alimentaire résultant de la consommation de poissons d’ambiance corallienne appartenant à des espèces habituellement comestibles contaminées par des toxines d’origine marine : les ciguatoxines (CTXs).

Cet ichtyocarcotoxisme concerne environ 400 millions de personnes dans les régions du globe où cette pathologie est endémique. C’est la plus importante des intoxications par produits de la mer, puisqu’on estime entre 50 000 et 500 000 le nombre de personnes intoxiquées chaque année. Traditionnellement limitée à une zone comprise entre le 35°N et 35°S, (Océan Pacifique, Indien et les Caraïbes), cette intoxication est depuis peu signalée de manière croissante dans les régions tempérées du globe, y compris aux portes de la Méditerranée.

Les premières descriptions de la maladie remontent à l’époque d’Alexandre le Grand (IVème siècle avant J-C). Plus tard, les grands explorateurs marins du XVIème siècle en font également état dans leur carnet de bord, mais il faut attendre 1866 pour que le terme de « ciguatéra » soit proposé pour la première fois par l’ichtyologiste cubain Felipe POEY pour désigner une intoxication neuro-digestive liée à l’ingestion d’un mollusque gastéropode, Livona pica, à Cuba.

Actuellement, ce terme désigne à la fois le syndrome d’intoxication alimentaire résultant de l’ingestion d’une dose toxique de poisson et, par extension, l’ensemble des phénomènes intéressant le milieu marin à l’origine de la toxicité des poissons.

L’origine véritable du phénomène n’est connue que depuis le milieu des années 70 et met en cause non pas un gastéropode mais un dinoflagellé unicellulaire, Gambierdiscus spp., dont les populations se développent préférentiellement au sein des « gazons » mixtes recouvrant les substrats coralliens vierges. Sous l’influence de facteurs du milieu encore mal identifiés mais généralement en réponse à des déséquilibres environnementaux d’origine naturelle ou anthropique, les populations de cette micro-algue vont se mettre à pulluler de façon sporadique. Cette colonisation massive de l’écosystème récifal par Gambierdiscus constitue le point de départ de la contamination de la chaîne alimentaire récifale : les CTXs élaborées par le dinoflagellé vont ainsi s’accumuler progressivement au niveau de poissons microphages herbivores par broutage des microgazons recouvrant les coraux morts, la transmission des toxines au niveau des poissons carnivores ichtyophages étant, quant à elle, assurée par la prédation de ces derniers vis–à-vis des poissons herbivores toxiques. Cependant, bien que la chaîne alimentaire ciguatérique soit essentiellement pisciaire, il ne faut pas occulter le rôle potentiel joué par certains mollusques, crustacés et échinodermes. Cette bioconcentration qui se double d’une biotransformation des CTXs algales aboutit, à terme, à l’intoxication du consommateur situé en haut de cette pyramide alimentaire.

De l’étude du dinoflagellé Gambierdiscus, à la mise en place d’un dispositif de surveillance et de prévention du risque ciguatérique en Polynésie, le LBM développe une approche intégrée de cette problématique.

Hier…

Déjà évoquée dans les carnets de bord des premiers explorateurs marins, la ciguatéra est un phénomène ancien et endémique dans les régions tropicales, qui demeurera pourtant une véritable énigme biologique jusqu’au début des années 1960 et les premières recherches scientifiques sur le sujet, à l’initiative d’équipes pionnières américaine, japonaise et polynésienne.

En Polynésie, tout commence par une flambée de 33 intoxications sévères par consommation de bénitiers à Bora Bora (archipel de la Société), en 1964, qui entraîne le décès de 3 personnes. Les autorités locales confient alors une mission d’expertise dans l’île à deux spécialistes de l’Université d’Hawaii, les Pr BANNER et HELFRICH, qui seront accompagnés du Dr BAGNIS, médecin itinérant des Tuamotu-Gambier, fréquemment confronté à des cas de ciguatéra.

Cette initiative est le prélude à la création, dès 1967, au sein de l’Institut Louis Malardé, d’une unité d’Océanographie médicale placée sous la responsabilité du Dr BAGNIS. Il faudra cependant attendre 1976 et les travaux conjoints du Pr T. YASUMOTO (Université de Tohoku, Japon) et du Dr BAGNIS dans les îles Gambier, alors atteintes d’une flambée de toxicité sans précédent, pour qu’enfin l’agent responsable de la ciguatéra, la micro-algue Gambierdiscus toxicus, soit formellement identifiée.

Cette découverte va ouvrir la voie à plusieurs décennies de recherches à l’ILM. Depuis cette date, différents axes ont été explorés successivement.
Jusqu’en 1976, les activités ont porté principalement sur l’inventaire des poissons à risque, l’étude clinique de la maladie et les essais thérapeutiques.
Une deuxième phase, de 1976 à 1989, s’est attachée à l’analyse des ciguatoxines (CTXs) grâce notamment à la purification complète et l’élucidation de la structure chimique de la ciguatoxine de référence par le Dr LEGRAND, en collaboration avec l’équipe japonaise du Pr T. YASUMOTO.

A partir de 1990, l’élaboration de programmes pluridisciplinaires ciblant à la fois la micro-algue et les ciguatoxines ont permis de mieux comprendre la biogenèse de l’intoxication et la toxinogénèse des micro-algues, de préciser le mode d’action des CTXs et de faire des progrès significatifs sur le plan de la détection. Parmi les avancées majeures, citons notamment, la caractérisation de plusieurs espèces polynésiennes de Gambierdiscus (Chinain et al.,, 1999), dont l’espèce G.   polynesiensis considérée actuellement comme l’une des plus virulentes au monde (Chinain et al., 2010), et la constitution d’une banque de standards purs de ciguatoxines et d’une souchothèque uniques au monde.

Cette unité, aujourd’hui rebaptisée Laboratoire de recherche sur les biotoxines marines (LBM), reste l’unique équipe de recherche permanente sur la ciguatéra dans le Pacifique.

Aujourd’hui…

Depuis 2012, le LBM mène ses recherches dans le cadre de l’Unité mixte de recherche Écosystèmes insulaires océaniens (UMR 241-EIO – http://wwz.ifremer.fr/umr_eio/) qui regroupe également des chercheurs de l’Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer (IFREMER), l’Université de la Polynésie française (UPF) et l’Institut de recherche pour le développement (IRD). Les thématiques de recherche du LBM s’inscrivent plus particulièrement dans le cadre de l’équipe ESSENTIA.

En matière de lutte contre la ciguatéra, la stratégie adoptée par le laboratoire privilégie une approche intégrée consistant à aborder le problème de la ciguatéra sous divers angles  : épidémiologique, environnemental, biologique, toxicologique et médical (Figure 1)

Figure 1 : Approche intégrée pour la surveillance et la gestion du risque ciguatérique en Polynésie française – © ILM

Ces recherches se doublent d’un volet technologique visant à doter le laboratoire de tests de détection innovants et aptes à détecter l’émergence de nouvelles familles de toxines dans les lagons polynésiens.
A ces activités de recherche s’ajoutent des actions d’information et de sensibilisation du grand public pour une prévention accrue du risque toxique au sein des communautés locales, ainsi que des actions de formation et de transfert de compétences techniques ciblant les services sanitaires et de pêche des pays de la zone Asie-Pacifique menées dans le cadre de programmes de coopération d’agences internationales telles que l’AIEA, l’IOC-Unesco, etc.

Les programmes

Les collaborations

Les collaborations locales

  • UMR 241 – EIO (IFREMER, IRD, UPF)
  • Direction de la santé (DS) : Bureau de veille sanitaire ; Centre d’hygiène et de salubrité publique
  • Direction des ressources marines et minières (DRMM)
  • Centre hospitalier de la Polynésie française (CHPF)
  • Pae Tai – Pae Uta (PTPU)
  • Geonesia
  • Ecole pratique des hautes études – Centre de Recherche recherche iInsulaires et oObservatoire de l’eEnvironnement (EPHE-CRIOBE)
  • Météo France – Polynésie française

Collaborations nationales

  • Laboratoire Phycotoxines – IFREMER de Nantes
  • Station de Biologie marine de Concarneau – IFREMER
  • Laboratoire d’Ingénierie des systèmes biologiques et des procédés – INSA Toulouse
  • Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail – ANSES
  • Equipe Toxines, Récepteurs et Canaux ioniques – CEA Saclay
  • Université d’Angers, Faculté de médecine
  • Institut national des sciences mathématiques et de leurs interactions, Sorbonne
  • GDR PHYCOTOX

Collaborations régionales

  • UMR 250 ENTROPIE – Institut de recherche pour le développement, Nouvelle-Calédonie
  • Cawthron Institute, Nouvelle-Zélande
  • Communauté du Pacifique Sud – CPS, Nouvelle-Calédonie
  • Ministry of Marine Ressources of Cook islands
  • Ministry of Health of Cook islands
  • Agence de santé et service de l’environnement de Wallis et Futuna
  • Direction des affaires sanitaires et sociales de Nouvelle-Calédonie

Collaborations internationales

  • Center for Coastal Fisheries and Habitat Research – NOAA, Etats-Unis
  • Agence iInternationale de l’Energie l’énergie Atomique atomique – AIEA, Monaco
  • University of North Carolina Wilmington, Etats-Unis
  • Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC) of UNESCO
  • Centre national d’iInformation toxicologique CNIT – Centre anti-venin, Institut scientifique de Pavie, – via Maugeri, Pavie, Italie
  • State Key Laboratory in Marine Pollution – SKLMP, CityUniversity of Hong Kong, Chine
  • Institute of Agrifood Research and Technology – IRTA, Espagne
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L’unité mixte de recherche Ecosystèmes insulaires océaniens (UMR 241 – EIO)

Depuis janvier 2012, le LBM fait partie intégrante de l’unité mixte de recherche « Ecosystèmes insulaires océaniens » (UMR-241 EIO).

L’UMR EIO regroupe l’Université de la Polynésie française (UPF), l’Institut français pour l’exploitation de la mer (IFREMER), l’Institut de recherche pour le développement (IRD) et l’Institut Louis Malardé (ILM). Ses thématiques de recherche sont centrées sur l’analyse des interactions entre l’Homme et son environnement dans les écosystèmes insulaires océaniens (http://wwz.ifremer.fr/umr_eio/)

Le projet scientifique s’articule autour de trois thèmes en lien avec les enjeux d’un développement durable de la Polynésie française : (1) valorisation durable des ressources naturelles, (2) enjeux sanitaires et zoo-sanitaires dans les EIOs, et (3) vulnérabilité des écosystèmes insulaires.

Les activités de recherche du LBM s’inscrivent dans le thème 2 (ESSENTIA) placé sous la responsabilité du Dr Mireille CHINAIN, et portent sur 3 thématiques distinctes :

  • Les enjeux sanitaires liés aux intoxications par biotoxines marines
  • Les enjeux zoosanitaires liés aux agents pathogènes d’organismes aquatiques
  • Les contaminants chimiques dans les réseaux trophiques marins et éco-santé des populations

Le GDR PHYCOTOX

Le LBM est également partie prenante dans le Groupement de recherche  PHYCOTOX créé en 2013 dans le but de favoriser les échanges entre les acteurs de la communauté scientifique spécialistes des micro-algues toxiques et nuisibles. L’idée était de fédérer les différentes unités composant ce groupement en un réseau structuré de compétences diversifiées et d’approches complémentaires permettant de promouvoir la qualité et l’originalité des recherches sur les micro-algues toxiques et les phycotoxines, en France et dans les collectivités ultramarines.

Les objectifs de recherche du GDR PHYCOTOX sont : (i) de mieux comprendre le déterminisme des efflorescences algales et leurs impacts potentiels sur la santé humaine et le fonctionnement des écosystèmes, et (ii) identifier les enjeux socio-économiques sous-jacents (http://www.phycotox.fr/).

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Les activités d’expertise

  • Depuis 2007, le Dr Taiana DARIUS intervient à titre d’expert auprès de l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) qui milite, au sein de la zone Asie-Pacifique, pour une standardisation inter-laboratoire des méthodes de détection et de dosage de contaminants alimentaires (toxines, métaux lourds…) utilisant des radio-traceurs.
  • Depuis 2013, le Dr Mireille CHINAIN intervient en tant qu’expert auprès de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES), dans le groupe de travail « Ciguatoxines ». Elle intervient également à titre d’expert auprès de l’AIEA depuis 2014.
  • Depuis 2015, les Drs Mireille CHINAIN et Clémence GATTI interviennent à titre d’experts auprès de l’Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO (IOC) dans le cadre de l’IOC/IPHAB Global Ciguatera Strategy 2015-2019 visant à uniformiser et renforcer la recherche sur la ciguatéra et la gestion du risque toxique à l’échelle internationale.
  • Depuis 2016, le Dr Clémence GATTI intervient à titre d’expert auprès de l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), en soutien aux pays de la région Asie-Pacifique, pour la mise en place de réseaux du suivi épidémiologique de la ciguatéra.
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Les prestations d’analyses

En marge de ses activités de recherche, le LBM assure ponctuellement des prestations d’analyses dans le cadre :

  • du suivi de la qualité sanitaire des filières lagonaires commercialisées au niveau des grandes surfaces de Tahiti,
  • du suivi de l’impact environnemental lié à des grands travaux d’aménagement en milieu lagonaire,
  • des programmes de recherche d’instituts de la région

Parallèlement, le LBM commercialise également des standards de ciguatoxines (CTXs) à des fins de recherche.

Les distinctions

Prix Tyge CHRISTENSEN 2010, décerné par l’International Phycological Society

L’Institut Louis Malardé a été distingué, en 2010, pour ses travaux sur la ciguatéra, menés en collaboration avec l’équipe américaine de Wayne LITAKER (NOAA). Le prix Tyge Christensen 2010, du nom d’un célèbre botaniste et phycologiste danois, décerné par l’International Phycological Society récompense la meilleure publication en 2009 sur les micro-algues.

La publication qui a été distinguée propose une révision complète de la taxonomie de la micro-algue ciguatérigène Gambierdiscus, sous la forme d’une monographie de 47 pages.  LIRE LA PUBLICATION

Cette étude portée par les collaborateurs de la NOAA et de l’ILM est une continuation des travaux de biologie moléculaire réalisés au laboratoire de recherche sur les micro-algues toxiques qui avaient débouché en 1999 sur la description de 3 nouvelles espèces de Gambierdiscus (travaux parus dans la revue Journal of Phycology). A cette époque, l’ILM était le premier à proposer une caractérisation taxonomique de Gambierdiscus basée à la fois sur des critères morphologiques et moléculaires.

Prix Alfred SEZARY 2006, décerné par l’Académie nationale de médecine

Le 8 juin 2006, l’Académie nationale de médecine a décerné au Dr Raymond BAGNIS, initiateur des recherches sur les intoxications ciguatériques à l’Institut Louis Malardé, le prix Albert SEZARY qu’il partage avec les Drs Anne-Marie LEGRAND et Mireille CHINAIN, pour l’ensemble de leurs travaux sur la ciguatéra.

Cette distinction annuelle vient ainsi récompenser et saluer 40 années de recherche à l’ILM, ainsi que le dynamisme de toute une équipe. Elle illustre, en outre, la prééminence de l’ILM en matière de recherche sur la ciguatéra dans le monde.

Prix TREGOUBOFF 2005, décerné par l’Académie des sciences de Paris

Le Prix TREGOUBOFF décerné par l’Académie des sciences, est un prix quadriennal récompensant des travaux en biologie marine. En 2005, il a été décerné conjointement aux Drs Anne-Marie LEGRAND et Mireille CHINAIN, pour leurs travaux sur la ciguatéra menés de 1985 à 2000.

Les publications

Les communications

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Les recherches passées