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En milieu marin, les bivalves, comme les huîtres ou les moules, sont des espèces privilégiées pour évaluer la qualité d’un écosystème. Animaux vivant toute leur phase adulte au même endroit, ils filtrent l’eau pour récupérer leur nourriture en suspension dans la colonne d’eau. Ces animaux sont ainsi exposés de manière continue à la présence de polluants. De plus, leur répartition géographique et leur importance dans l’économie de la conchyliculture permettent d’avoir une bonne assise de connaissances sur leur biologie.

De nombreuses substances chimiques, de toutes les catégories, se révèlent induire des effets toxiques sur le système immunitaire de nombreuses espèces animales de tous les niveaux trophiques, des invertébrés à l’homme. Ces quinze dernières années, les effets immunotoxiques des polluants déjà présents dans l’environnement marin ont été mis en évidence chez les bivalves, lors d’études en laboratoire. De même, des altérations de la fonction de défense de cette ressource biologique - exploitée par l’homme - ont été observées sur des sites contaminés par les activités anthropiques.

Les bivalves se défendent contre des agents étrangers grâce à une immunité cellulaire innée, assurée par les hémocytes. Ces cellules sont les uniques cellules de l’hémolymphe, le tissu circulant. En prélevant l’hémolymphe à l’aide d’une seringue, on peut mesurer les caractéristiques cellulaires de ces hémocytes et ainsi détecter des anomalies ou des effets toxiques sur le système immunitaire. La problématique scientifique liée à la question de l’utilisation des outils immunotoxicologiques, est de savoir quels sont les facteurs, dits « confondants », qui modifient la réponse immunitaire.

La reproduction est une fonction majeure chez les bivalves qui peuvent y consacrer une grande part de leur énergie. Juste avant la ponte, les tissus reproducteurs représentent ainsi plus de 60% de la masse totale de chair. Les huîtres creuses diploïdes, les plus répandues, pondent une fois dans l’année, quand elles sont les plus « laiteuses ». Mais, des huîtres triploïdes sont également produites pour augmenter la croissance. Ces huîtres triploïdes ont une activité de reproduction réduite en intensité, mais aussi décalée dans le temps. Les moules vivant sur les côtes bretonnes pondent deux fois dans l’année, en général au printemps et au début de l’automne.

Après avoir suivi sur deux cycles de reproduction les caractéristiques des hémocytes d’huîtres diploïdes et triploïdes et de moules, il apparaît que le système immunitaire adopte une saisonnalité en étroite corrélation avec la fonction de reproduction. Les bivalves ont en particulier une immunocompétence deux fois plus faible au moment de la ponte. D’autre part, les individus femelles ont significativement une immunocompétence plus élevée que les mâles pendant toute l’année. Les huîtres et les moules ne sont pas égales, selon leur sexe et la période de l’année, à la qualité du milieu.

Dans l’objectif d’utiliser le système immunitaire des bivalves pour surveiller l’état de santé de l’écosystème, il est crucial de prendre en considération la période de reproduction. En effet, un site dont la pollution est surveillée par plusieurs campagnes de mesures pourrait être alors considéré comme contaminé uniquement par le fait d’une campagne de mesure effectuée pendant la période de ponte. La réciproque serait-elle vraie ?

Sachant que le système immunitaire peut naturellement être modulé par le cycle reproducteur et le sexe, le signal immunotoxique peut-il en être affecté et de quelle manière ? Pour répondre à cette question, il fallait, en laboratoire, mesurer le signal immunotoxique induit par une exposition à des contaminants, à différentes périodes de l’année. Des moules ont ainsi été placées individuellement dans des tubes remplis de solutions contaminées. Ce protocole d’exposition, développé spécifiquement pour cette étude, permet de mesurer avec une plus grande précision la réponse toxique : 24 heures d’exposition contre 21 jours pour les protocoles classiques. L’immunotoxicité de quatre polluants de l’environnement marin, produits par des activités humaines majeures en milieu littoral, a été testé : le tributylétain (TBT) des peintures antisalissures, liée au transport maritime ; l’atrazine et le diuron, deux pesticides utilisés dans la culture des graminées ; l’œstradiol, hormone sexuelle non traitée par les stations d’épuration des eaux, rend compte de la démographie des régions. Les concentrations utilisées étaient celles qui pouvaient être actuellement mesurées dans l’environnement. Ces expositions ont montré que le cycle reproducteur pouvait masquer le signal immunotoxique de ces polluants. D’autre part, ces substances chimiques provoquaient des effets significativement différents sur les mâles et les femelles. Il est alors primordial de considérer le cycle reproducteur et le sexe des individus testés pour évaluer correctement l’immunotoxicité d’un produit ou la qualité d’un écosystème.

A partir du besoin sociétal de la mise au point d’outils pour l’analyse du risque chimique en milieu marin, ces études ont permis de mieux comprendre les effets immunotoxiques. Mais elles ont également permis d’étudier l’interaction entre les grandes fonctions physiologiques chez les bivalves. L’application de ces connaissances permettra d’utiliser efficacement ces outils immunologiques pour améliorer la protection de nos écosystèmes marins et la qualité de la ressource biologique.

Mais en regardant ces résultats sous un autre angle, une question scientifique fondamentale se dégage. Par quels mécanismes la fonction de reproduction et la fonction immunitaire sont-elles liées ? Le fait que l’oestradiol, hormone sexuelle transmettant des messages pour la fonction de reproduction, agisse différemment sur le système immunitaire selon le cycle reproducteur et le sexe, pourrait avoir des retombées dans d’autres disciplines. Dans le domaine de la recherche biomédicale, par exemple, certaines cellules immunitaires expriment des récepteurs de l’oestradiol en grand nombre chez des patients malades de maladies autoimmunes, comme la myasthénie gravis. L’étude des relations entre le système immunitaire et les hormones sexuelles pourrait alors permettre de mieux comprendre l’origine de ces maladies et imaginer de nouveaux traitements.