La recherche protéomique débouche sur de nouveaux tests relatifs à la maladie du crabe amer, permettant de déterminer le moment de la mue des crabes et bien plus encore

Au centre des pêches de l'Atlantique Nord-Ouest de St. John's, Terre-Neuve-et-Labrador, le Dr. Joseph Banoub, scientifique principal de Pêches et Océans Canada, dirige un groupe des projets spéciaux qui utilise une branche de la biotechnologie appelée protéomique, afin de mettre au point des applications pratiques pour la pêche et l'exploitation aquacole. En décrivant le fonctionnement des protéines dans une cellule, la protéomique permet aux chercheurs halieutiques d'étudier les changements protéiques dans les poissons et d'autres organismes aquatiques, à des fins diverses.

Au centre des pêches de l'Atlantique Nord-Ouest de St. John's, Terre-Neuve-et-Labrador, le Dr. Joseph Banoub, scientifique principal de Pêches et Océans Canada, dirige un groupe des projets spéciaux qui utilise une branche de la biotechnologie appelée protéomique, afin de mettre au point des applications pratiques pour la pêche et l'exploitation aquacole. En décrivant le fonctionnement des protéines dans une cellule, la protéomique permet aux chercheurs halieutiques d'étudier les changements protéiques dans les poissons et d'autres organismes aquatiques, à des fins diverses.

La biotechnologie aquatique comprend la génomique, une discipline qui vise à décrypter et à comprendre l'ensemble de l'information génétique des plantes, des animaux, des poissons et des micro-organismes.

Par exemple, le Programme de recherche et développement en biotechnologie aquatique et en génomique de Pêches et Océans Canada a appliqué des techniques de biotechnologie à l'identification génétique des populations de saumon, au diagnostic des maladies des animaux aquatiques, à la biorestauration de sites contaminés et à l'évaluation des risques liés aux poissons génétiquement modifiés.

Dans l'étude des systèmes biologiques, l'étape de la protéomique fait habituellement suite à la génomique; il s'agit d'un domaine scientifique relativement nouveau qui permet aux chercheurs de mieux comprendre le comportement des cellules. Le protéome désigne l'ensemble des protéines produites par un organisme; il varie en fonction du temps et des exigences ou des contraintes subies par une cellule ou un organisme. Un gène peut produire plusieurs protéines. La protéomique étudie les fonctions de chaque protéine d'une cellule afin de comprendre de quelle manière l'interaction de certaines protéines avec d'autres parties de la cellule affecte le fonctionnement de ces protéines.

Au centre des pêches de l'Atlantique Nord-Ouest à St. John's, Terre-Neuve-et-Labrador, le Dr. Joseph Banoub, scientifique principal de Pêches et Océans Canada, dirige un groupe des projets spéciaux dont l'objectif est d'étudier l'application de la protéomique à la recherche halieutique pour appuyer les décisions de Pêches et Océans Canada relatives aux politiques et à la gestion dans les domaines de la durabilité écologique des pêches sauvages, de l'aquaculture et des écosystèmes océaniques.

« En examinant les changements protéiques dans les poissons et d'autres organismes aquatiques, nous pouvons étudier leur évolution au fil du temps, ainsi que la progression des maladies » explique le Dr. Banoub. « Mais surtout, nous sommes capables d'utiliser la protéomique pour mesurer la réaction de ces organismes aux conditions environnementales telles que la température océanique, l'acidité, les niveaux de dioxyde de carbone et les polluants, notamment les perturbateurs endocriniens (produits chimiques perturbant le système endocrinien) qui touchent la maturité sexuelle des poissons ».

Un biomarqueur pour les perturbateurs endocriniens

Les travaux actuels du groupe portent sur une protéine complexe, la vitellogénine, sécrétée dans le sang des femelles sexuellement matures qui pondent des œufs en réaction aux œstrogènes présents dans leur sang. La mesure des quantités de cette protéine dans le sang peut servir à différents objectifs de recherche. Par exemple, puisque que la vitellogénine apparaît chez le poisson avant les autres caractères sexuels secondaires, sa présence est donc un indicateur de la maturité sexuelle et d'un état reproducteur.

« Les poissons mâles sont dotés d'un gène de production de vitellogénine, habituellement dormant mais qui peut être activé lorsqu'un poisson est exposé à certaines conditions environnementales », indique le Dr. Banoub. « Un niveau inhabituellement élevé de vitellogénine a été découvert dans les poissons, notamment les mâles, exposés à divers composés imitant les œstrogènes; il a été prouvé que la vitellogénine agit comme un biomarqueur de la présence d'un perturbateur endocrinien environnemental chez de nombreuses espèces ».

Le groupe des projets spéciaux a récemment élaboré une méthode simple et non destructive (aucun poisson n'est blessé durant le processus) pour mesurer la vitellogénine dans la truite arc-en-ciel, le saumon de l'Atlantique, la morue, l'aiglefin, le flétan du Groenland et la limande à queue jaune et ainsi établir la présence de perturbateurs endocriniens dans leur environnement. Le test utilise un volume infime de sang pour les analyses, ce qui permet au poisson de retourner dans son habitat sans subir de stress important.

L'équipe analyse également les quantités de vitellogénine dans le sang de poissons femelles de différentes espèces (saumon de l'Atlantique, truite arc-en-ciel, flétan du Groenland, turbot, morue et limande à queue jaune) afin de déterminer si l'industrie de la pêche et de l'aquaculture peut utiliser cette protéine pour évaluer l'état reproducteur des stocks de poissons.

À l'aide de la spectrométrie de masse, une méthode scientifique permettant de mesurer précisément le poids des molécules, aussi appelé masse moléculaire, l'équipe a analysé la vitellogénine extraite du sang des poissons de contrôle (sauvages) et du sang de poissons exposés à un perturbateur endocrinien. Elle a ainsi pu identifier une petite partie de la protéine propre à la vitellogénine qui fournit une « empreinte » chimique permettant de déterminer la quantité de cette protéine présente dans les échantillons de sang des poissons.

« De nombreuses études indiquent que les variations dans l'environnement physique de l'océan influent sur la production d'organismes marins; il est donc urgent d'intégrer les données environnementales au processus d'évaluation des ressources halieutiques. Ce processus serait facilité par la capacité à quantifier facilement et rapidement la vitellogénine chez un grand nombre de ces espèces », affirme le Dr. Banoub.

Farid Jahou et Claudie Rene, des étudiants, font partie du groupe des projets spéciaux qui s'appuie sur la science de la protéomique pour étudier une protéine complexe appelée vitellogénine. Le groupe a mis au point des tests afin de déterminer les quantités de vitellogénine dans le sang de plusieurs espèces de poissons; ces données peuvent indiquer la maturité sexuelle et l'état reproducteur et servir de biomarqueur de la présence de perturbateurs endocriniens environnementaux chez de nombreuses espèces.

Farid Jahou et Claudie Rene, des étudiants, font partie du groupe des projets spéciaux qui s'appuie sur la science de la protéomique pour étudier une protéine complexe appelée vitellogénine. Le groupe a mis au point des tests afin de déterminer les quantités de vitellogénine dans le sang de plusieurs espèces de poissons; ces données peuvent indiquer la maturité sexuelle et l'état reproducteur et servir de biomarqueur de la présence de perturbateurs endocriniens environnementaux chez de nombreuses espèces.

Rodd Hobbs, du groupe des projets spéciaux, procède à l'analyse de vitellogénine purifiée et non digérée, au centre des pêches de l'Atlantique Nord-Ouest.

Rodd Hobbs, du groupe des projets spéciaux, procède à l'analyse de vitellogénine purifiée et non digérée, au centre des pêches de l'Atlantique Nord-Ouest.

Prévoir la mue des crabes des neiges

Les crabes des neiges, comme les autres crustacés, muent ou perdent leur carapace lorsqu'ils atteignent leur taille adulte. Le Dr. Banoub et son équipe ont mis au jour une protéine du crabe des neiges appelée cryptocyanine dont le taux est particulièrement élevé chez les crabes en pleine mue. Ils ont pu élaborer un test visant à analyser la quantité de cryptocyanine dans des crabes des neiges adolescents pour ainsi déterminer s'ils ont une probabilité élevée de muer avant la saison de la pêche.

Les crabes des neiges, comme les autres crustacés, muent ou perdent leur carapace lorsqu'ils atteignent leur taille adulte. Le Dr. Banoub et son équipe ont mis au jour une protéine du crabe des neiges appelée cryptocyanine dont le taux est particulièrement élevé chez les crabes en pleine mue. Ils ont pu élaborer un test visant à analyser la quantité de cryptocyanine dans des crabes des neiges adolescents pour ainsi déterminer s'ils ont une probabilité élevée de muer avant la saison de la pêche.

De plus, l'équipe de protéomique participe activement à l'étude de certains aspects de la biologie du crabe des neiges. En collaboration avec Dave Taylor, un chercheur du MPO spécialiste de la biologie et de l'évaluation du crabe des neiges, l'équipe a lancé des études visant à mieux comprendre la physiologie exuviale de cette espèce ainsi que la maladie du crabe amer.

Le groupe de recherche a également mis au jour une protéine du crabe des neiges, appelée cryptocyanine, qui est particulièrement élevée lorsque les crabes muent, c'est-à-dire lorsqu'ils se débarrassent de leur carapace. La mue est un signe important de croissance, signifiant que le crabe des neiges a atteint sa taille adulte et qu'il est prêt à se reproduire.

« La saison de pêche du crabe des neiges commence normalement après que les crabes ont mué et développé une nouvelle carapace » explique le Dr. Banoub. « Mais il est difficile d'en prévoir exactement le moment et les pêcheurs récoltent parfois des crabes ayant une carapace molle; ces crabes ne peuvent donc être vendus et ont un faible taux de survie lorsqu'on les remet à l'eau ».

Pour résoudre ce problème, l'équipe a élaboré un test visant à analyser la quantité de cryptocyanine dans des échantillons de sang de crabes des neiges adolescents pour déterminer s'ils ont une probabilité élevée de muer avant la saison de la pêche et, de ce fait, de perturber les stratégies de pêche.. Les recherches futures consisteront à améliorer le test afin de le rendre plus rapide et plus facile à utiliser, étant donné qu'il nécessite à l'heure actuelle l'usage de nombreux instruments sophistiqués. « L'objectif consiste à peaufiner notre méthode de façon à pouvoir l'utiliser avec d'autres espèces de crustacés », conclut le Dr. Banoub.

Un nouveau test pour la maladie du crabe amer

Le groupe a également mis au point une méthode rapide et rentable pour détecter la maladie du crabe amer, causée par le parasite nommé Hematodinium sp. Une fois cuite, la chair du crabe infecté par la maladie prend un goût amer, similaire à celui de l'aspirine, ce qui rend le crabe non comestible et entraîne une perte économique pour l'industrie de la pêche au crabe. Le nouveau test de dépistage fait appel à la spectrométrie de masse pour détecter la présence ou l'absence de la maladie du crabe amer dans le sang des crabes des neiges.

La maladie du crabe amer est fatale pour les crabes, mais elle ne se détecte habituellement pas à l'œil nu pendant la saison de la pêche. Dans de nombreuses régions où la maladie est répandue, les taux élevés de mortalité non prévue, due à la maladie, peuvent considérablement perturber le recrutement à la pêche. Le test élaboré par le Dr. Banoub et son équipe permettra de diagnostiquer plus précisément et plus rapidement la présence de la maladie dans les crabes pendant la saison de la pêche et aidera les gestionnaires des ressources et l'industrie dans son ensemble à prévoir d'autres stratégies de récolte pour compenser les éventuels manques à gagner de la pêche au crabe.

« Cette méthode nous permettra de tester des échantillons de sang frais plus rapidement et de façon plus rentable que les méthodes de détection actuelles », affirme le Dr. Banoub. « De plus, une fois que le test aura été finalisé pour le crabe des neiges, il pourra être appliqué à toutes les autres espèces susceptibles de développer la maladie du crabe amer ».

Recherche en cours

Gel SDS-PAGE sur des échantillons de sang d'un crabe qui mue et d'un autre qui n'est pas en période de mue : la 2e bande montre les protéines colorées d'un crabe qui n'est pas en période de mue. La 1e bande montre les protéines colorées d'un crabe en mue; l'intensité de la couleur sur la 1e bande indique une production accrue de la protéine cryptocyanine chez le crabe en mue par rapport au crabe qui n'est pas en période de mue.

Gel SDS-PAGE sur des échantillons de sang d'un crabe qui mue et d'un autre qui n'est pas en période de mue : la 2e bande montre les protéines colorées d'un crabe qui n'est pas en période de mue. La 1e bande montre les protéines colorées d'un crabe en mue; l'intensité de la couleur sur la 1e bande indique une production accrue de la protéine cryptocyanine chez le crabe en mue par rapport au crabe qui n'est pas en période de mue.

En fin de compte, cette recherche débouchera sur un ensemble de nouveaux tests immunochimiques sur bandelettes, rapides et pratiques, qui pourront être utilisés pour mesurer précisément les concentrations de protéine dans plusieurs espèces de poissons et de crustacés.

« Cette recherche de pointe augmentera la disponibilité des outils de biotechnologie pouvant renforcer la durabilité de la production de l'aquaculture et améliorera le profilage génétique et protéomique des vitellogénines du saumon de l'Atlantique, de la truite arc-en-ciel et de la morue aux fins de contrôle des espèces aquacoles », prédit le Dr. Banoub.

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