lundi 1 juin 2020

Allergies saisonnières et sexisme botanique

Le printemps est là ! Pour moi, c’est synonyme d’activité de jardinage intense et d’observation des petites pousses qui sortent de terre… sans oublier la chasse aux insectes et autres bestioles qui daignent enfin montrer le bout de leurs pattes ! Mais pour d’autres personnes, c’est l’enfer car… les allergies au pollen sont de retour ! Nez qui coule, yeux rouges et gorge qui gratte, ça vous dit quelque chose ? Mais pourquoi observe-t-on ce phénomène particulièrement au printemps ? Pourquoi les allergies sont plus intenses en ville ? C’est ce que nous allons essayer de comprendre dans cet article.

Est ce que vous ressemblez à ça au printemps ? (source)

D’abord, c’est quoi une allergie ?

Bien qu’étant docteur, je ne suis pas médecin, alors je vais m’en tenir à des explications assez simples sur le type d’allergies qui nous concerne ici (parce qu’il en existe plusieurs en réalité), à savoir, les allergies qui apparaissent au printemps.
Si on prend la définition d’une allergie donnée par Thomas H. McConnell en 2013, il s’agit d’une réaction immunitaire exagérée de la part de l’organisme face à un antigène étranger. Ici, quand on parle d’antigène, on entend tout élément extérieur au corps humain (un intrus, quoi) pouvant être à la base d’une réaction immunitaire. Je vous l’accorde, cette définition se mord la queue, mais vous allez comprendre, accrochez-vous.
Dans certains cas, lorsque le corps humain est exposé à une substance qui lui est étrangère (ce sont donc les antigènes ici), il peut réagir face à cette substance. Mais cette réaction n’est pas systématique et elle varie d’un individu à l’autre ; cette inégalité de réaction est probablement due à des facteurs génétiques, encore actuellement mal identifiés. Alors, que se passe-t-il concrètement dans notre organisme, lorsqu’un antigène y pénètre par inadvertance ?
Pour rendre la chose un peu plus simple à comprendre, imaginons que le corps humain est une boite de nuit où les entrées sont libres. Habituellement, les nouveaux arrivants peuvent entrer s’amuser sans problème mais ils sont surveillés à l’intérieur par des agents de sécurité (via des caméras) qui ont pour objectif de repérer les fauteurs de troubles. Arrive alors tout un gang d’individus aux cheveux oranges fluo : ils sont facilement reconnaissables par les agents de sécurité. Une fois à l’intérieur, ils malmènent un peu les autres participants et plombent un peu l’ambiance… ils sont alors maitrisés par les videurs de la boite de nuit, qui inscrivent leur signalement dans la salle des caméras. La semaine suivante, d’autres individus portant des cheveux orange fluo entrent à nouveau dans la fameuse boite de nuit. Cette fois ci, ils sont reconnus rapidement et les agents de sécurité décident d’appeler la police, les pompiers, et l’armée, ils déclenchent les lances à incendie à l’intérieur de la boite de nuit, et provoquent une évacuation d’urgence de l’ensemble du personnel. Alors qu’une simple intervention des videurs aurait suffi !
Ce que je viens de vous décrire ici, c’est un type d’hyper-réaction qu’on observe dans le cas des allergies. Nos videurs sont en réalité appelés des Lymphocytes B, et ils vont produire des anticorps spécifiques (la surveillance vidéo) dirigés contre les antigènes (les individus aux cheveux oranges) qui seront ainsi plus facilement reconnaissables par les mastocytes (les agents de sécurité) dont le rôle est de sonner l’alarme en cas d’intrusion. Dans notre organisme, cette sonnette d’alarme se concrétise par une libération d’une substance appelée histamine, qui va interagir avec différentes parties du corps pour engendrer des démangeaisons au niveau de la peau, une détresse respiratoire par contraction d’une partie des poumons ou encore la dilatation des vaisseaux sanguins, pouvant mener à des gonflements de certaines parties du corps… et plein d’autres symptômes tous plus réjouissants les uns que les autres. Ces réactions ont pour but en temps normal d’activer les éléments du système immunitaire qui auront pour but de faire disparaitre les antigènes de l’organisme.

Un schéma simplifié de la réaction allergique (source)

Et le pollen, dans tout ça ?
 
Chez les plantes à fleurs, le pollen est une particule produite par les étamines (la partie mâle de la fleur) et qui contient deux cellules qui serviront à la reproduction. Ces particules sont dispersées par les insectes volant (les abeilles par exemple), par l’eau ou par le vent : c’est ce dernier cas qui nous intéresse ici, car ce sont ces grains de pollens qui vont pouvoir se retrouver malencontreusement dans nos voies respiratoires. Les grains de pollen peuvent avoir des formes incroyablement variées (vous pouvez avoir un aperçu de la diversité sur ce site) et portent à leur surface des protéines et glycoprotéines qui sont caractéristiques de chaque espèce. Ainsi, les pollens sont très différents d’une espèce à l’autre, ce qui permet à chaque fleur de reconnaître spécifiquement le pollen de sa propre espèce.

Diversité du pollen (source)

 Pourquoi certaines personnes développent-elles des allergies au pollen ?

Maintenant, lorsque le grain de pollen, au lieu de se déposer sur la partie femelle d’une fleur, se retrouve aspiré par mégarde par un humain, que se passe-t-il ?
Chez les personnes non allergiques, le grain de pollen est simplement considéré comme une poussière comme les autres et évacué normalement avec les sécrétions nasales (comprendre : le truc gluant qui reste au fond du mouchoir lorsque vous vous mouchez. Désolé pour l’image). Chez les personnes allergiques, c’est là que ça se gâte.
Comme je le disais plus haut, les grains de pollen portent à leur surface des protéines. Or, une des choses que détecte particulièrement bien le système immunitaire, ce sont les protéines étrangères, car en général elles sont associées à la présence d’organismes pathogènes tels que les virus et les bactéries. Non seulement il va y avoir détection de ces protéines étrangères, mais surtout une hyper-réaction de la part du système immunitaire… qui mène à une réaction allergique.
De plus, il est possible que certaines personnes souffrent d’allergies croisées : elles ne sont pas réactives au pollen d’une seule plante, mais à plusieurs ! En effet, les différences entre les protéines portées par les grains de pollen sont parfois trop subtiles pour être détectées par le système immunitaire. Résultat ? Une personne peut être allergique au pollen de toutes les graminées… une famille comportant plus de 12000 espèces! Ca représente un potentiel allergène assez élevé.
Comme la plupart des plantes dans l’hémisphère nord fleurissent à la fin du printemps et au début de l’été, la période chaude est redoutée par les personnes sensibles qui développent souvent des allergies croisées et passent alors leur temps à éternuer ou à se gratter. Pas terrible quand on veut juste profiter du beau temps ! 

Les allergies saisonnières en ville

Des études scientifiques montrent que les allergies au pollen sont plus importantes dans les villes par rapport aux zones non-urbaines… alors que la quantité de pollen en général est plus importante dans l’air des campagnes que dans les zones urbanisées. Les personnes habitant en ville sont aussi plus susceptibles d’être allergiques aux espèces ornementales qu’aux espèces agricoles. A première vue, cela peut sembler étrange que les personnes vivant à l’extérieur des villes soient moins touchées par des allergies alors qu’elles sont exposées à de plus grandes quantité de pollen… Laissez-moi vous expliquer.
En ville, les surfaces végétalisées sont gérées artificiellement par les populations humaines, sauf dans des cas exceptionnels. Qu’il s’agisse d’un parc verdoyant ou d’une allée bordée de grands arbres, les plantes sont entretenues par une armée d’horticulteurs. Mais surtout, avant d’être mis en terre, ces plantes ont été choisies sur des critères répondant aux contraintes liées à l’urbanisme : être résistant à la pollution engendrée par le trafic automobile, ne pas produire trop de feuilles pour éviter de les ramasser à l’automne… et ne pas produire de fruits qui viennent tacher les trottoirs. Pour cela, on pratique le sexisme botanique : on sélectionne certaines espèces d’arbres dioïques (où les mâles et les femelles sont des individus séparés, un peu comme chez les humains) et on ne plante que des mâles ! On évite ainsi de se coltiner le ramassage des fruits laissés sur les trottoirs, car seuls les arbres femelles produisent des fruits. Quelle superbe idée, ça fait moins de travail pour tout le monde ! Oui mais… ce sont les arbres mâles qui produisent le pollen ! Donc en favorisant la proportion de mâles par rapport aux femelles, on va changer la quantité de pollen libéré dans l’air. C’est d’ailleurs ce que montre une étude espagnole qui a fait l’inventaire des plantes horticoles utilisées dans un parc de la ville de Grenade  (le parc Gracia Lorca). Résultat : le sex-ratio du Gingko biloba est à 80% en faveur des mâles ! 

Un lien entre le sexisme botanique et les allergies saisonnières ?

Pour terminer, accrochez-vous aux branches parce que là, je vais vous parler d’une hypothèse que je trouve un peu farfelue mais non dénuée d’intérêt. A prendre avec des pincettes donc !
Et si l’absence d’arbres femelles dans les villes accentuait les allergies saisonnières ? Thomas Leo Ogren a émis l’hypothèse que les fleurs femelles attireraient activement le pollen en suspension dans l’air, réduisant ainsi la quantité qui serait potentiellement inhalée par les êtres humains. Certains chercheurs pensent même que des forces électrostatiques interviennent dans le « piégeage » du pollen par les parties femelles de la fleur et ainsi augmentent les chances de rétention du pollen dans la fleur.
Pour réduire les allergies en ville, faudra-t-il donc accepter de voir les trottoirs parsemés de fruits çà et là ? L’avenir nous le dira !

Bibliographie
Bosch-Cano, F., Bernard, N., Sudre, B., Gillet, F., Thibaudon, M., Richard, H., ... & Ruffaldi, P. (2011). Human exposure to allergenic pollens: A comparison between urban and rural areas. Environmental research, 111(5), 619-625.
Cariñanos, P., Sánchez-Mesa, J. A., Prieto-Baena, J. C., Lopez, A., Guerra, F., Moreno, C., ... & Galan, C. (2002). Pollen allergy related to the area of residence in the city of Córdoba, south-west Spain. Journal of Environmental Monitoring, 4(5), 734-738.
Cariñanos, P., & Casares-Porcel, M. (2011). Urban green zones and related pollen allergy: A review. Some guidelines for designing spaces with low allergy impact. Landscape and urban planning, 101(3), 205-214.
Cariñanos, P., Casares-Porcel, M., & Quesada-Rubio, J. M. (2014). Estimating the allergenic potential of urban green spaces: A case-study in Granada, Spain. Landscape and urban planning, 123, 134-144.
Esch, R. E., & Klapper, D. G. (1989). Isolation and characterization of a major cross-reactive grass group I allergenic determinant. Molecular immunology, 26(6), 557-561.
Knox, B., & Suphioglu, C. (1996). Environmental and molecular biology of pollen allergens. Trends in Plant Science, 1(5), 156-164.
Law, S. E., Wetzstein, H. Y., Banerjee, S., & Eisikowitch, D. (2000). Electrostatic application of pollen sprays: effects of charging field intensity and aerodynamic shear upon deposition and germinability. IEEE Transactions on Industry Applications, 36(4), 998-1009.
McConnell, T. H. (2013). The nature of disease: pathology for the health professions. Lippincott Williams & Wilkins.
Middleton, E (1998). Allergy: Principles and practice. 5th ed. St Louis.
Ogren, T.L. (2015). Botanical sexism cultivates home-grown allergies. Scientific American (Blog)
Puc, M. (2003). Characterisation of pollen allergens. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 10(2), 143-150.
Vaknin, Y., Gan-Mor, S., Bechar, A., Ronen, B., & Eisikowitch, D. (2000). The role of electrostatic forces in pollination. In Pollen and pollination (pp. 133-142). Springer, Vienna.

vendredi 22 mai 2020

A la poursuite des truites parasitées


Les premiers pas dans le monde de la science sont toujours une expérience inoubliable. Aujourd’hui, Perrine, une jeune étudiante, est invitée sur notre blog pour vous raconter son premier stage de terrain.


L’Ariège. Terre inconnue, mystérieuse, et lointaine, elle fut ma terre d’accueil pendant les trois mois d’été de l’année 2019. Ce n’est pas pour aller observer les ariégeois et leurs coutumes que je me suis déplacée si loin de la Nièvre mais bien pour pêcher des truites fario (Salmo truita). C’est donc à la Station d’Écologie Théorique et Expérimentale du CNRS (SETE) à Moulis que je débarquais par une magnifique journée d’été avec mon bagage d’étudiante agronome, pour participer à un projet scientifique incroyable.





Pêcher des truites, très bien, mais pour quoi faire ?


Les fédérations de pêche d’Occitanie se sont alertées ces dernières années quant à l’augmentation de la mortalité des truitelles (bébés truites). Cette mortalité semble directement liée à la présence de Tetracapsuloïde bryosalmonae, un parasite cnidaire des salmonidés (appelons-le plus simplement “le parasite” pour le reste de l’article), et qui provoque une maladie infectieuse : la maladie rénale proliférative, plus communément appelée PKD (pour l’anglais Proliferative Kidney Disease).

Le parasite prolifère et se multiplie dans les bryozoaires, des organismes aquatiques filtreurs formant des colonies sur différents substrats d’eau douce tels que des roches ou des algues. Quand les conditions sont propices, les bryozoaires infectés libèrent le parasite dans l’eau. Le parasite va ensuite pénétrer sous forme de spores à travers la peau et les branchies dans les muqueuses des truitelles, son second hôte. Il va atteindre les reins et la rate de l’alevin via la circulation sanguine, où il va continuer son développement. La truitelle libérera les spores du parasite en urinant, et ceux-ci pourront coloniser de nouveaux bryozoaires, et ainsi de suite.

Cycle de vie du parasite Tetracapsuloides bryosalmonae (reproduction : SLS Nadler, Küsnacht)

Seulement, chez les truites, le rein a une fonction dans le transport de l’oxygène. Lorsque le parasite s’y multiplie, le rein grossit, dysfonctionne, et peut causer la mort de la truitelle par asphyxie. Dans 10 à 90% des cas, la truitelle meurt (Sudhagar et al. 2020). Ce parasite était déjà connu des fédérations de pêche, mais jusqu’il y a quelques années, la mortalité des truitelles due à celui-ci était encore modérée. C’est l’augmentation de la mortalité des truitelles due au parasite qui a amené Simon Blanchet, chargé de recherche en Ecologie aquatique au CNRS, et Eloïse Duval sa doctorante à se pencher sur la question.

Leur projet de recherche s’attache à étudier la distribution, la dispersion, et les impacts du parasite sur les populations de truites fario et à comprendre les causes de cette soudaine hausse de la mortalité, qui met en péril la pérennité des populations sauvages de la région. Et j’ai eu la grande chance d’intégrer cette équipe et de les aider pendant quelques temps à faire avancer le projet.


Le protocole de recherche


Le projet est vaste et ambitieux : il s’agit de prélever et d’étudier des truitelles de près de 50 sites, ciblés par les fédérations de pêche, et répartis sur tout un tas de cours d’eau un peu partout en Occitanie !

La région Occitanie couvre une bonne partie du sud de la France (Source)


La truite fario est une espèce appartenant à la famille des salmonidés, grandissant en eau douce. Elle se reproduit entre novembre et février dans une eau fraîche entre 5° et 12°C. Après l’éclosion au printemps, les juvéniles commencent à se disperser et se déplacer vers l’aval des cours d’eau, vers des zones de la rivière adaptées à leur taille et besoins. Ils s’installent plutôt dans les radiers et les plats courants, des zones peu profondes avec un courant à vitesse moyenne.

En pêchant en été, nous pouvions donc cibler les truitelles âgées de moins d’un an, de taille inférieure à 10 cm, qui sont les plus susceptibles de développer la PKD. Ainsi sur chaque site nous échantillonnions environ 20 truitelles par pêche électrique, et nous faisions sur chacune d’entre elles différentes mesures.


Comment se déroule une journée de terrain ?


Chaque matin, nous vérifions que tout le matériel est présent dans le Ranger : la quantité à y entasser est FARIOMINEUSE (vous l’avez ??). Ensuite, une fois sur site, nous les stagiaires néophytes et les personnes expérimentées comme Simon, allons pêcher.

Avant de s’aventurer dans l’eau il faut s’équiper : Waders, chaussures à crampons antiglisse, épuisettes, seaux, anode, cathode et groupe électrogène. L’anode (le pôle négatif) est une sorte de perche dotée d’un anneau conducteur qui sera agitée dans l’eau par un membre de l’équipe, et la cathode (le pôle positif) est une « corde » qui baigne dans l’eau en permanence. A vrai dire, les waders sont devenus ma seconde peau pendant l’été. Adieu la sexytude, mais cela vaut mieux si vous ne voulez pas vous prendre une châtaigne. Car la pêche électrique n’a rien d’une petite baignade tranquille en eau douce et à la canne à pêche, cela peut être assez dangereux. Mais cela s’est toujours bien passé dans mon équipe, le COURANT passait bien entre nous.

Une pêche électrique se déroule à peu près ainsi : les épuisettiers (mot inventé pour l’occasion) se mettent de part et d’autre de la personne qui porte le groupe électrogène et l’anode, à l’affut des malheureux poissons. L’exercice n’est pas facile, les truitelles assommées sont emportées rapidement par le courant et me passent souvent sous le nez. Ou atterrissent plus volontiers dans l’épuisette de mes camarades.

Sur le terrain, on s'organise en différents postes de travail (Crédit : Pierre Girard)
La pêche électrique est quand même bien plus efficace que la pêche à la ligne ! (Crédit : Pierre Girard)


Aucune pêche ne se ressemble. De fait, chaque cours d’eau a ses caractéristiques propres : sa taille, la turbidité (degré de transparence) de l’eau, la vitesse et la force du courant, la structure et la texture du sol, la température et autres paramètres physico-chimiques, la composition de la végétation environnante… En conséquence, la difficulté à pêcher varie. Parfois nous mettons 15 minutes pour pêcher nos 20 truites et d’autres fois c’est la dèche, il nous faut 40 minutes pour en avoir à peine la moitié. Nous enregistrons d’ailleurs les caractéristiques physico-chimiques de chaque cours d’eau à l’aide d’une sonde et d’un thermomètre.

Une fois nos 20 truitelles capturées, elles sont chacune mises dans une bouteille d’eau, et puis elles vont y rester pour y faire pipi tranquillement. Oui j’ai bien dit faire pipi. Notre protocole se base sur la détection d’ADN environnemental (ADNe) : ceci consiste en la filtration de l’eau des bouteilles grâce à des pompes reliées à des portes-filtres montés à la main et … à l’huile de coude. L’ADN contenu dans la bouteille, rejeté par l’alevin lors de la miction (c’est le mot scientifique pour dire qu’on fait pipi, vous pourrez toujours le replacer lors d’un diner de famille assommant pour vous éclipser aux toilettes d’une manière élégante), va se déposer sur le filtre. Ensuite, lors des analyses de biologie moléculaire, on pourra isoler l’ADN du parasite si présent, grâce à une séquence connue de son génome.

Notre système de filtration d'ADNe (Crédits : Daniel Estrade)

Capture colorimétrique d'une truitelle anonyme par photographie (Crédit : Eloïse Duval)


Après le recueil de l’ADNe, des analyses complémentaires sont effectuées pour essayer d’établir des liens entre les caractères observables de l’individu (son phénotype), sa composition génétique (son génotype) et sa contamination et résistance au parasite. Chaque truite « filtrée » est anesthésiée, puis est prise en photo pour faire une analyse colorimétrique. Elle est ensuite mesurée, pesée, et se fait prélever un morceau de nageoire pelvienne (si si, ça repousse). La truitelle se remettra de ses aventures dans un seau « réveil » avant d’être relâchée. La journée finie nous rentrons avec nos échantillons d’ADNe, de nageoires, et nos mesures. Ces échantillons seront envoyés en laboratoire pour être analysés à la fin de la saison de pêche et ils permettront l’élaboration de statistiques quant à la distribution et l’impact du parasite sur l’ensemble des cours d’eau ciblés. 


Conclusion d’une stagiaire

 
Si trois mois de participation à ce projet scientifique ne m’auront pas transformée en pêcheuse aguerrie, j’aurai passé un été très enrichissant sur le plan scientifique et découvert les superbes paysages de l’Ariège sauvage. J’espère découvrir plus encore le monde de la recherche et pourquoi pas dans d’autres domaines de l’écologie.


Quelques photos de l'Ariège (si vous cherchez votre prochaine destination de vacances)


L’objectif à long terme pour l’équipe avec laquelle j’ai travaillé sera de proposer des solutions permettant de réduire le nombre de pertes parmi les rangs de truitelles, victimes de ce parasitisme qui gagne en puissance. “L’équipe poisson” de Moulis fait un travail formidable et j’espère que les travaux de recherche permettront aux fédérations de pêche d’Occitanie de mettre en place des solutions pérennes qui auront pour but de préserver ces petites truitelles. Affaire à suivre !


References :

  • Sudhagar, A.; Kumar, G.; El-Matbouli, M. The Malacosporean Myxozoan Parasite Tetracapsuloides bryosalmonae: A Threat to Wild Salmonids. Pathogens 2020, 9, 16.

Pour en savoir plus sur les projets de l’équipe et de le SETE : 


Perrine HUET


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