La toxoplasmose chez les Inuits : investigation de l'écologie de toxoplasma gondii dans l'Arctique canadien

Toxoplasma gondii, un protozoaire très répandu dans le monde, peut infecter de nombreuses espèces homéothermes incluant les mammifères et les oiseaux qui développent alors une toxoplasmose. L’impact de la toxoplasmose en termes de santé publique est majeur, particulièrement chez les personnes immunodéprimées et les foetus. Les niveaux d’infection humaine dans certaines régions de l’Arctique Canadien sont parmi les plus élevés au monde et ce, malgré l’absence de félidés qui sont les seuls hôtes capables d’excréter T. gondii. Plusieurs études ont suggéré la consommation de viande crue de mammifères marins et notamment de phoques comme source d’infection des Inuits. Notre travail de recherche visait à comprendre les mécanismes de dispersion de T. gondii dans les écosystèmes aquatiques menant à la contamination du milieu marin de l’Arctique par des oocystes, et à évaluer l’importance de cette voie de dispersion dans l’infection des phoques et conséquemment dans celle des Inuits. Notre hypothèse était que les oocystes de T. gondii, excrétés durant l’hiver par des félidés dans le Subarctique et transportés par les rivières pendant la fonte printanière, contaminaient les estuaires de l’Arctique Canadien. Dans un premier temps, une étude transversale de séroprévalence chez les phoques de l’Arctique Canadien a montré que ces populations étaient infectées par T. gondii et pouvaient ainsi a priori constituer une source d’infection pour les Inuit. Des variations spatio-temporelles de la séroprévalence étaient observées suggérant un lien potentiel avec des variations dans la contamination environnementale par les oocystes. Un schéma conceptuel explicitant les mécanismes de transport et de devenir des oocystes de T. gondii, du phénomène de la fonte de la neige jusqu’à l’exposition des organismes marins, a été proposé dans le chapitre suivant. Des interactions entre les différents mécanismes identifiés, qui agissent sur des échelles spatio-temporelles variées, devraient favoriser l’apparition de concentrations relativement élevées aux estuaires permettant ainsi l’exposition et potentiellement l’infection de phoques. Pour évaluer la contamination environnementale par les oocystes excrétés par la population de lynx du bassin versant de l’Arctique Canadien (les seuls félidés majoritairement distribués dans ce vaste territoire), nous avons mené une étude sérologique de type transversale dans cette population. Cette étude a permis de montrer que des lynx étaient infectés par T. gondii et a également suggéré que la dynamique des cycles de populations lynx-lièvres pouvait être un processus important dans la transmission de T. gondii. Finalement, la modélisation du transport hydrique des oocystes a indiqué que les concentrations hypothétiques d’oocystes dans l’eau de la fonte pourraient être suffisantes pour permettre l’exposition au niveau des estuaires de bivalves filtreurs, qui sont des proies pour les phoques et donc potentiellement des sources infectieuses pour ces derniers. Dans des écosystèmes nordiques en pleine mutation, la compréhension des mécanismes de transmission d’agents pathogènes d’origine hydrique comme T. gondii est plus que nécessaire, notamment dans le but de protéger les populations fragilisées de ces régions.

Rôle de l’azote dans la structure et la fonction des communautés de cyanobactéries toxiques

Dans cette étude de trois lacs sujets aux efflorescences de cyanobactéries, nous avons examiné la diversité des bactéries diazotrophes et des cyanobactéries toxiques. Nous avons tenté de définir les facteurs environnementaux influençant la composition des communautés phytoplanctoniques, la concentration ainsi que la composition des microcystines (MCs). Nous avons émis l’hypothèse que l’azote jouerait un rôle majeur dans le façonnement des communautés cyanobactériennes et influencerait la concentration et composition des MCs. Des concentrations de cette toxine ainsi que le gène mcyE codant pour l’enzyme microcystine synthétase ont été détectés à chaque échantillonnage dans tous les lacs. L’azote, particulièrement sous sa forme organique dissoute (AOD) ainsi que la température de l’eau étaient les facteurs environnementaux expliquant le mieux les concentrations des MCs, tandis que la biomasse de Microcystis spp. était globalement le meilleur prédicteur. Le gène nifH codant pour l’enzyme nitrogénase (fixation d’azote) a aussi été détecté dans chaque échantillon. Malgré les concentrations faibles en azote inorganique dissous (AID) et les densités importantes d’hétérocystes, aucun transcrits du gène n’a été détecté par réverse-transcription (RT-PCR), indiquant que la fixation d’azote n’avait pas lieu à des niveaux détectables au moment de l’échantillonnage. De plus, le pyroséquençage révèle que les séquences des gènes nifH et mcyE correspondaient à différents taxons, donc que les cyanobactéries n’avaient pas la capacité d’effectuer les deux fonctions simultanément.

Nouvelles stratégies pour l’analyse des cyanotoxines par spectrométrie de masse

Les cyanobactéries ont une place très importante dans les écosystèmes aquatiques et un nombre important d’espèces considéré comme nuisible de par leur production de métabolites toxiques. Ces cyanotoxines possèdent des propriétés très variées et ont souvent été associées à des épisodes d’empoisonnement. L’augmentation des épisodes d’efflorescence d’origine cyanobactériennes et le potentiel qu’ils augmentent avec les changements climatiques a renchéri l’intérêt de l’étude des cyanobactéries et de leurs toxines. Considérant la complexité chimique des cyanotoxines, le développement de méthodes de détection simples, sensibles et rapides est toujours considéré comme étant un défi analytique. Considérant ces défis, le développement de nouvelles approches analytiques pour la détection de cyanotoxines dans l’eau et les poissons ayant été contaminés par des efflorescences cyanobactériennes nuisibles a été proposé. Une première approche consiste en l’utilisation d’une extraction sur phase solide en ligne couplée à une chromatographie liquide et à une détection en spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-MS/MS) permettant l’analyse de six analogues de microcystines (MC), de l’anatoxine (ANA-a) et de la cylindrospermopsine (CYN). La méthode permet une analyse simple et rapide et ainsi que la séparation chromatographique d’ANA-a et de son interférence isobare, la phénylalanine. Les limites de détection obtenues se trouvaient entre 0,01 et 0,02 μg L-1 et des concentrations retrouvées dans des eaux de lacs du Québec se trouvaient entre 0,024 et 36 μg L-1. Une deuxième méthode a permis l’analyse du b-N-méthylamino-L-alanine (BMAA), d’ANA-a, de CYN et de la saxitoxine (STX) dans les eaux de lac contaminés. L’analyse de deux isomères de conformation du BMAA a été effectuée afin d’améliorer la sélectivité de la détection. L’utilisation d’une SPE manuelle permet la purification et préconcentration des échantillons et une dérivatisation à base de chlorure de dansyle permet une chromatographie simplifiée. L’analyse effectuée par LC couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et des limites de détections ont été obtenues entre 0,007 et 0,01 µg L-1. Des échantillons réels ont été analysés avec des concentrations entre 0,01 et 0,3 µg L-1 permettant ainsi la confirmation de la présence du BMAA dans les efflorescences de cyanobactéries au Québec. Un deuxième volet du projet consiste en l’utilisation d’une technologie d’introduction d’échantillon permettant des analyses ultra-rapides (< 15 secondes/échantillons) sans étape chromatographique, la désorption thermique à diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) et à la spectrométrie de masse (MS). Un premier projet consiste en l’analyse des MC totales par l’intermédiaire d’une oxydation de Lemieux permettant un bris de la molécule et obtenant une fraction commune aux multiples congénères existants des MC. Cette fraction, le MMPB, est analysée, après une extraction liquide-liquide, par LDTD-APCI-MS/MS. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et des concentrations entre 1 et 425 µg L-1 ont été trouvées dans des échantillons d’eau de lac contaminés du Québec. De plus, une analyse en parallèle avec des étalons pour divers congénères des MC a permis de suggérer la possible présence de congénères ou d’isomères non détectés. Un deuxième projet consiste en l’analyse directe d’ANA-a par LDTD-APCI-HRMS pour résoudre son interférence isobare, la phénylalanine, grâce à la détection à haute résolution. La LDTD n’offre pas de séparation chromatographique et l’utilisation de la HRMS permet de distinguer les signaux d’ANA-a de ceux de la phénylalanine. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et la méthode a été appliquée sur des échantillons réels d’eau avec un échantillon positif en ANA-a avec une concentration de 0,21 µg L-1. Finalement, à l’aide de la LDTD-APCI-HRMS, l’analyse des MC totales a été adaptée pour la chair de poisson afin de déterminer la fraction libre et liée des MC et comparer les résultats avec des analyses conventionnelles. L’utilisation d’une digestion par hydroxyde de sodium précédant l’oxydation de Lemieux suivi d’une purification par SPE a permis d’obtenir une limite de détection de 2,7 µg kg-1. Des échantillons de poissons contaminés ont été analysés, on a retrouvé des concentrations en MC totales de 2,9 et 13,2 µg kg-1 comparativement aux analyses usuelles qui avaient démontré un seul échantillon positif à 2 µg kg-1, indiquant la possible présence de MC non détectés en utilisant les méthodes conventionnelles.

Studies on Ilmenite of Chavara and Manavalakurichi Deposites, Southwest Coast of India

The present work attempts to trace the variation in the physical and chemical behavior of ilmenite, since its release from country rocks and subsequent transportation to the coast through the progressive weathering environments of laterite, sedimentary rocks, rivers and estuarine systems. Since the hinterland of the study area consists of crystalline and sedimentary rocks and their weathered forms (laterites), the contribution of each lithological system to the beach placer is attempted. The results of the study show that the most magnetic fraction contains more content of altered phases than the relatively unweathered fractions. The fractions separated above 0.35A define a high grade of ilmenite ore enriched in Ti content. The lattice volume generally decreases with alteration. The magnetic studies revels that the Chavara ilmenite are found to be made up to low magnetic crops with about 46% of the bulk ilmenite constituted by fractions separated at above 0.35A. In the Manavalakurichi ilmenite on the other hand, around 91% of the beach ilmenite is made of fractions separated at or below 0.3A

Distribution of Benthic In fauna in the Cochin Backwaters In Relation To Environmental Parameters

The study revealed stress and localized impact of industrial waste on the biota, predominance of stress tolerant species and low diversity in the vicinity of the effluent discharge point. These studies on impact of environmental parameters on the distribution of macrobenthos thus indicate the quantum of endurance warranted by the infauna to tide over the wide range of environmental stress. Low diversity and lower number of benthic fauna near discharge site can be attributed to the stress caused by cumulative toxic effects of effluents. The results of the physico-chemical parameters highlight the effects of pollution. The results of the study indicated the changes due to the large-scale movements of the estuarine water under the influence of tide, monsoon and land runoff coupled with its heterogenous nature owing to the effluent discharge from the industries

Microalgae in the Southwest Coast of India

Department of Marine Biology, Microbiology and Biochemistry, Cochin University of Science and Technology

Chromated Copper Arsenate (CCA) Treatment for Rubber Wood Preservation and its Impact on the Aquatic Biota

Faculty of Marine Sciences, Cochin University of Science and Technology

Distribution of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Cochin Estuary and Backwaters

Department of Chemical Oceanography,Cochin University of Science and Technology

Investigations on Dezincification of Brass and Epoxy Coated Brass

Brasses are widely used as constructional materials in marine environment due to their anticorrosive,antifouling and mechanical properties.However, its resistance to corrosion and fouling may vary according to local marine environmental condition and the seasons.The dezincification of brass is one of the forms of selective corrosion which has attracted the attention of researchers for the last two decades.Many of the dezincification mechanistic studies have been performed in noncomplex media and hence their conclusions cannot be extended to esturine water,which is of great significance since brass is extensively used in marine environment.Inhibited α brasses are largely immune to dezincication and the effect of tin and arsenic addition to α/beta brasses is not so reliable in controlling the dezincification. There have been many cases of dezincification in duplex brasses in both freshwater and seawater.Though there is some protection methods such as inhibitors,electro deposition and electro polymerization,there is no reliable method of inhibiting the dezincification of two-phase brass.Organic coatings are effectively used for the protection metals due to their capacity to act a physical barrieer between the metal surface and corrosive environment.Hence,pure epoxy coating is selected for this as it has antocorrosiion effect on brass.The dezincification behaviour of brass of the present study has been highlighted in terms of corrosion rate,weight gain/loss,corrosion current and polarization resistence,open circuit potential,dezincification factor. The marine fouling as biomass on brass was assessed and presented in this thesis, The physicochemical properties of estuarine water were correlated with corrosion behaviour of brass.The deterioration of the brass subjected to the effect of estuarine water was also investigated as a measure of loss in mechanical properties such as tensile strength,yield strength,percntage elongation and percentage reduction in area.To validate dezincification data,visual observation,spot analysis,surface morphology before and after removal of corrosion products and corrosion product analysis were performed.The dezincification behavior of epoxy coated brass of the present study has beenhighlighted in terms of corrosion rate ,weight gain/loss,corrosion current and polarization resistance,open circuit potential.dezincification factor.The marine fouling as biomass on epoxy coated brass subjeted to the effect of estuarine water was also investigated as ameasure of loss in mechanical properties such as tensile strength,percentage elongation and percentage reduction in area.The results of dezincification behavior of brass and epoxy coated brass in Cochin estuary water has been presented and discussed.Attempt has been made to correlate the dezincification behavior of brass with epoxy coated brass.

Hydrogeochemical evaluation of inorganics and bioorganics in selected aquatic environments

The present study is an investigation to address relevant chemical aspects of the three varied aquatic environments, such as mangroves, river and the estuary. The sampling locations include a thick mangrove forest with high tidal activity, a mangrove nursery with minimal disturbances and low tidal inundation, a highly polluted riverine system and an estuarine site, as reference. Nutrients and bioorganic compounds in the water column and surface sediment were estimated in an attempt to understand the regeneration properties of these different aquatic systems.Assessment of the trace metal pollution was also carried out.

Seasonal ramification in the biochemical composition of organic matter in Chalakudy river-estuary

The present study which is the first of its kind in this region is an attempt to generate adequate information on the relative abundances, the seasonal and spatial variations as well as on the source and fate of organic compounds found associated with the dissolved, particulate and sedimentary compartments of Chalakudy river system. The study aimed at investigating variations, the relative proportion of dissolved, particulate and sedimentary fractions of these materials as well as the pollution extent so as to be able to comment on the present condition of this river-estuarine system. This thesis focuses attention on the role of biogeoorganics in modifying the ecological and environmental condition of the dissolved, particuIate and sediment compartments with their minute variability subjected to various physical, chemical and biogeochemical processes. A scheme of study encompassing all these objectives provides the frame work for the present investigation.

Nutrient Mobility in Chalakudy River,Typified With Riparian Buffer Zone and Its Adjoining Estuary:Spatiotemporal Manifestation

This study was aimed at to characterize the spatio-temporal trends in the distributional characteristics of various species of nitrogen and phosphorus as well as to elucidate the factors and processes aflecting these nutrients in the dissolved, particulate and sedimentary phases of a river estuarine system. The main area of study is Chalakudy river in Kerala, which is a fresh water system originating from Anamalai hills and ending at Arabian Sea. Its basin is between I00 05 ’ to I00 35’ North latitude and 76” 15 ’ to 760 55’ East longitude. Being a riparian bufler zone, the dynamics of nutrient mobility tend to be more complex and variable in this river-estuarine system.The diflerent species of nitrogen estimated from the filtrate were nitrite-N, nitrateN, ammonia-N, urea-N, total nitrogen and residual nitrogen. The diflerent forms of phosphorus estimated from the filtrate were phosphate-P, total-P and residualP. Pre weighed sediments as well as particulate matter were analysed for quantijying nitrite-N, nitrate-N, ammonia-N and urea-N. Total nitrogen was estimated after digestion with potassium persulfate. Fractionation of phosphorus in sediment/particulate matter was performed by applying sequential extraction procedure. The dijferent forms of phosphorus thus estimated were loosely bound (exchangeable) P, Fe/Al bound P, polyphosphates, Ca bound P and refractory P. Sedimental total P was also measured directly by applying digestion method.The analyses carried out in this bimonthly annual survey have revealed specific information on the latent factors influencing the water quality pattern ofthe river. There was dependence among the chemical components of the river sediment and suspended matter, reflecting the water quality. A period of profound environmental change occurred and changes in various species had been noted in association with seasonal variations in the waterway, especially following enhanced river runoff during the monsoon. The results also successfully represented the distribution trend of nutrients during the rainy as well as dry season. Thus, the information gathered in this work will also be beneficial for those interested or involved in river management, conservation, regulation and policy making in regional and national levels.

Studies on taxonomy and ecology of Mysidacea from the EEZ of India

Members of the order Mysidacea are important component in marine and estuarine plankton inhabiting all regions of the oceans. There are many brackish water species and few species occur in fresh water, some have become adapted to the specialized environments of caves and wells. They are omnivores, responsible for remineralisation of a substantial portion of the detritus in the water column. They form an important link in the food chain (between microbial producers and secondary consumers) and therefore play a major role in the cycling of energy within the aquatic ecosystem. In tropical and subtropical waters, swarms of mysids are exploited commercially and marketed as preserved cooked food. Mysids have been used in fish farming as live feed resource. They are also excellent experimental organism, extremely useful in the studies of potential impact of various pollutants in the aquatic environment. Mysids are also used in wood pulp effluent plants.Considering the significant role of mysids in the productivity of tropical and coastal ecosystems,the present study has been undertaken to extend our knowledge on the systematics, species composition, distribution,abundance and ecology of mysid fauna of the Indian EEZ and adjoining areas. The present study therefore will undoubtedly fumish valuable information on Mysidacea of the Indian waters.

Spatial and Temporal Variation of Microbial Community Structure In Surficial Sediments of Cochin Estuary

This thesis entitled spatial and temporal variarion of microbial community structure in surficial sediments of cochin estuary.In the estuarine and coastal systems, organic matter (OM) is derived not only from autochthonous primary production, but also from allochthonous (terrestrial) organic matter (OM) delivered by river discharge and runoff. A significant portion of the OM sinks through the water column and is ultimately stored in carbon pool in the sediments.Analysis of spatial and temporal variation in benthic microbial community of a tropical estuary was conducted for the first time using non selective measures that affirms that PLFA approach is a sensitive and reliable method in determining microbial community structures of surficial sediments of estuary.The close relationship between the concentrations of the microbial fatty acids and total biomass indicates that bacteria could account for the largest proportion of the biomass in the sediments.This is first study that has documented the changes in microbial community composition linkage to biotic and abiotic variables in benthic estuarine ecosystem. This contemporaneous community will be the backdrop for understanding the response of autochthonous community to increasing anthropogenic stress.