Analyse des cyanotoxines dans différents organismes aquatiques et habitats de la réserve écologique de la Rivière-aux-Brochets

Abstract

La diversité et la distribution des cyanobactéries dans les écosystèmes aquatiques conduisent à des effets nuisibles dans l’eau par la production d’une variété de toxines cyanobactériennes qui présentent des risques pour la faune et la santé humaine. Différentes techniques analytiques émergentes ont été développées pour détecter et quantifier les toxines cyanobactériennes dans l'environnement. Dans ce mémoire nous avons examiné la présence de cyanotoxines multi-classes, dont 12 microcystines, les anatoxines, la cylindrospermopsine (CYN), les anabaenopeptines (AP-A, AP-B) et la cyanopeptoline-A dans les eaux de surface et les poissons sauvages. L'échantillonnage a été conduit pendant l’été 2018, dans l'écosystème fluvial de la réserve écologique de la Rivière aux Brochets (QC, Canada) près de la Baie Missisquoi (Lac Champlain). La méthode analytique employée combine la chromatographie liquide ultra haute performance et une ionisation par électronébuliseur (UHPLC-ESI) avec l’usage d’un spectromètre de masse triple quadripôle. Sur les 18 cyanotoxines ciblées, 14 ont été détectées dans des échantillons d'eau de surface impactés par la floraison ; les toxines ont culminé au début de la mi-septembre avec les concentrations les plus élevées de MC-LR (3,8 μg L-1) et MC-RR (2,9 μg L-1). Parmi les 71 poissons prélevés sur le terrain (10 espèces au total), 38% avaient des détections positives d'au moins une cyanotoxine. Dans les échantillons positifs, les plages de concentration dans le muscle du poisson étaient les suivantes : la somme des microcystines ΣMC (0,16-9,2 μg kg-1), la CYN (46-75 μg kg-1), et les anabaénopeptines AP-A (1,1-5,4 μg kg-1) et AP-B (0,01 à 5,0 μg kg-1). Dans l'ensemble, 17% des échantillons de poisson étaient positifs pour AP-A ou AP-B. A notre connaissance, ceci constitue le premier signalement de bioaccumulation d'anabaénopeptines dans la faune. La somme maximale des concentractions des microcystines ΣMC dans les poissons était 1,15 fois plus élevées que la recommandation de l'apport quotidien (8 μg kg-1 de tissu-1) de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) pour les adultes et équivalaient presque à la valeur dérivée pour les jeunes enfants 9.3 μg kg-1. La concentration de CYN était également environ 3 fois plus élevée que la limite dérivée des valeurs recommandées pour la santé humaine.

The diversity and widespread distribution of cyanobacteria in aquatic ecosystems lead to harmful effects in water through the production of a variety of cyanobacterial toxins, which pose a great danger to fauna and human health. Different emerging analytical techniques have been developed to detect and quantify cyanobacterial toxins in the environment. In this thesis we examined the presence of multi-class cyanotoxins, including 12 microcystins, anatoxins, cylindrospermopsin (CYN), anabaenopeptins (AP-A, AP-B) and cyanopeptolin-A in surface water and wild fish. Sampling was conducted during the 2018 summer season in the fluvial ecosystem of the Pike River ecological reserve (QC, Canada) near Missisquoi Bay, Lake Champlain. This study was carried out using an analytical method combining ultra-high-performance liquid chromatography and ionization by electrospray (UHPLC-ESI) with the use of a triple quadrupole mass spectrometer. Of the 18 cyanotoxins targeted, 14 were detected in surface water samples impacted by the bloom; toxins peaked in early mid-September with the highest concentrations of MC-LR (3.8 μg L-1) and MC-RR (2.9 μg L-1). Among the 71 fish sampled in the field from 10 species, 38% had positive detections of at least one cyanotoxin. In positive samples, the concentration ranges in fish muscle were as follows: the sum of microcystins ΣMC (0.16-9.2 μg kg-1), CYN (46-75 μg kg-1), AP -A (1.1-5.4 μg kg-1) and AP-B (0.01 to 5.0 μg kg-1). Overall, 17% of the fish samples were positive for AP-A or AP-B; to our knowledge, this is the first report of accumulation of anabaenopeptins in wildlife. The maximum sum ΣMC of microcystin concentrations in fish was 1.15 times higher than the recommendation of the World Health Organization (WHO) Daily Intake (8 μg kg-1 tissue-1) for adults and was almost equivalent to the derived value for young children 9.3 μg kg-1. The concentration of CYN was also approximately 3 times higher than the limit derived from the recommended human health values.