Biotechnologie et santé de l'écosystème aquatique

Apprenez-en plus sur notre programme dans le domaine de la biotechnologie et de la santé de l'écosystème aquatique.

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Priorités du thème

En ce qui concerne le thème de la biotechnologie et de la santé de l'écosystème aquatique, notre objectif consiste à :

  • évaluer et atténuer les risques et restaurer les écosystèmes aquatiques
  • mettre au point et appliquer des outils de biotechnologie et de génomique

Des écosystèmes sains et productifs ne sont pas seulement des lieux où vit un nombre considérable d'espèces, mais ils constituent aussi la base :

  • de communautés côtières en santé
  • d'une industrie florissante fondée sur les ressources

Les océans canadiens et leurs ressources sont un apport substantiel à l'économie canadienne :

  • une activité économique se chiffrant annuellement à plus de 20 milliards de dollars
  • plusieurs autres milliards de dollars de retombées générées par le commerce maritime transitant par nos eaux

D'importants facteurs environnementaux menacent la santé de nos océans :

  • la surexploitation
  • la pollution causée par les activités maritimes et terrestres
  • l'altération et la destruction des habitats et des écosystèmes

Aux termes de la Loi sur les océans de 1997, nous avons des responsabilités. Nous sommes un chef de file mondial dans la promotion du développement durable et de la gestion intégrée de nos océans. Cela comprend la gestion des écosystèmes estuariens, côtiers et marins.

Indicateurs génomiques liés au stress environnemental

Les écosystèmes aquatiques ne cessent d'évoluer à l'état naturel. Toutefois, la biodiversité et les espèces en péril sont menacées par les changements découlant de facteurs externes comme :

  • les contaminants
  • le développement urbain
  • le changement climatique
  • les ruissellements liés à l'agriculture

Nous sommes à mettre au point des indicateurs génomiques pour détecter et surveiller les stress environnementaux et suivre le rétablissement des écosystèmes aquatiques. Jusqu'à maintenant, nos scientifiques ont constaté que l'expression génique chez les poissons peut :

  • être modifiée par la contamination de l'environnement
  • indiquer des changements négatifs frappant l'écosystème

Après avoir établi l'état de santé d'un écosystème, un certain nombre de mesures peuvent être mises en place, selon le type d'intervention qui s'impose, notamment :

  • la protection
  • la conservation
  • l'atténuation
  • la restauration

Nettoyage des sites contaminés au moyen de bactéries

Selon nos estimations, jusqu'à 10 (insérer le chiffre 7 en exposant à côté du chiffre 10) tonnes de pétrole brut ont une incidence sur les environnements marins et estuariens chaque année. Au large des côtes du Canada, y compris dans l'Arctique, les déversements accidentels sont devenus une question environnementale prioritaire. Cela est lié à l'intensification du transport maritime et à la mise en valeur des réserves pétrolières et gazières extracôtières.

En vue d'assainir ces sites, nous avons acquis une renommée internationale pour notre expertise dans le domaine de la biorestauration des sites contaminés, aux fins :

  • d'évaluation
  • d'amélioration
  • de surveillance

La biorestauration est l'utilisation de microorganismes vivants pour détruire ou réduire les contaminants, comme les produits chimiques toxiques présents dans le milieu aquatique.

Le Centre de recherche environnementale sur le pétrole et le gaz extracôtiers met au point de nouveaux essais rapides, sensibles et économiques (essais visant à détecter la présence de certains traits ou substances chimiques). Ces essais reposent sur les récentes avancées de la biotechnologie. Ils sont utilisés pour restaurer la santé écologique de sites côtiers contaminés, notamment le port de Sydney (Nouvelle-Écosse), qui est l'un des pires sites de déchets toxiques au Canada.

Les 2 techniques utiles sont la :

  1. biorestauration
  2. bioaugmentation

Nous mettons au point des essais biologiques réglementaires pertinents sur le plan écologique ainsi que des mesures de biomarqueurs pour évaluer les éléments suivants des substances toxiques :

  • leurs effets cumulatifs
  • le risque pour les écosystèmes et la santé humaine

Au moyen de traceurs radioactifs et de sondes d'ADN, nous évaluons la capacité des microbes à dégrader les contaminants organiques. Les principaux résultats obtenus à ce jour indiquent que les microorganismes indigènes des sédiments ont la capacité de dégrader ou de transformer un grand nombre de contaminants préoccupants.

Surveillance des écosystèmes aquatiques

Échantillonnage d'eau

Échantillonnage d'eau

De concert avec le Conseil national de recherches du Canada, nous avons mis sur pied un certain nombre de programmes. Entre autres, nous avons élaboré des stratégies et des techniques d'atténuation des déversements de pétrole permettant de suivre le rétablissement du milieu.

Les chercheurs sont ainsi à mettre au point de nouveaux essais rapides, sensibles et économiques, basés sur les récentes avancées de la biotechnologie, pour surveiller le rétablissement de la qualité des habitats.

Nous avons mené des essais sur le terrain, utilisant des microbes offrant un potentiel de biorestauration stable, dans le cadre de déversements d'hydrocarbures contrôlés en milieux côtiers. Cela nous a permis de mettre à l'essai et de perfectionner nos procédures d'exploitation et de les faire connaître aux laboratoires des secteurs public et privé. Ainsi, un plus grand nombre de personnes peuvent profiter de la technologie et d'écosystèmes sains.

Changements environnementaux et expression des gènes

Nous avons acquis des compétences en génomique qui nous permettent :

  • d'évaluer les réponses réelles et potentielles à :
    • la pollution
    • la domestication
    • le changement climatique
    • la dégradation de l'habitat
  • d'étudier les effets des changements environnementaux sur l'expression des gènes chez des organismes aquatiques

Le profilage de l'expression génique nous permet de repérer des voies physiologiques qui sont modifiées chez le poisson sous l'effet de la domestication ou des changements environnementaux. À l'avenir, cela pourrait servir de système d'alerte précoce pour détecter dans l'environnement aquatique :

  • le stress
  • la pollution
  • la dégradation de l'habitat

Pour ce faire, des techniques spécialisées sont utilisées pour déterminer l'expression génique, c'est-à-dire le moment auquel les gènes sont « activés ».

Répercussions des dragues à pétoncles sur l'écosystème

Nous avons mené des recherches sur les effets du dragage des pétoncles sur la reproduction :

  • des coraux
  • des éponges
  • d'autres organismes benthiques

Les scientifiques ont constaté que les colonies exposées au dragage :

  • sont moins fécondes
  • subissent plus de dommages physiques
  • sont souvent issues d'une reproduction asexuée

Les coraux et les éponges peuvent se reproduire par voie sexuée ou asexuée. Toutefois, la reproduction sexuée favorise la biodiversité et augmente les chances d'adaptation et de survie.

Nous avons étudié les incidences génétiques des dragues sur l'hydrozoaire Sertularia cupressina (cyprès de mer ou mauvaise herbe blanche), par analyse génétique. Nous avons remarqué que, dans les zones exposées à une pêche intensive, il pouvait y avoir perte de la biodiversité et diminution de la capacité des générations futures de survivre et de s'adapter.

Des travaux semblables menés sur les mains de mer n'ont indiqué aucun passage à la reproduction asexuée. Toutefois, les perturbations du fond marin entraînent la libération prématurée des larves. Cela a donné naissance à des colonies filles présentant une mortalité élevée.

D'autres recherches éclaireront les organismes de réglementation au sujet du besoin de protéger les coraux et des autres organismes marins.

Utilisation du marquage génétique au lieu de l'étiquetage

Le marquage génétique est utilisé pour aider à protéger les espèces préoccupantes, en voie de disparition et protégées. Elles comprennent celles figurant sur les listes :

  • de la Loi sur les espèces en péril
  • du Comité sur la situation des espèces en péril au Canada
  • de la Convention sur le commerce international des espèces de faune et de flore menacées d'extinction

Nous produisons de précieux renseignements qui peuvent ensuite servir à la désignation d'aires marines protégées, au moyen des outils suivants :

  • l'analyse génétique exhaustive
  • le suivi de la diversité génétique des espèces

Nos scientifiques utilisent aussi des méthodes génétiques pour repérer les populations :

  • menacées
  • préoccupantes
  • qui devraient bénéficier d'une protection

Le marquage classique aux fins de gestion des pêches est remplacé par des méthodes génétiques d'identification des souches et des stocks qui :

  • ne nuit pas au poisson
  • réduit les frais de marquage du poisson
  • augmente l'efficacité des programmes de surveillance à grande échelle

Ces mesures contribueront également à la protection et à l'amélioration de la biodiversité et de l'habitat des espèces aquatiques, y compris des espèces en péril.

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