Effects of toxins induced by phytoplankton bloom on physiological function of indicator animals in Anzali Lagoon

The present overview summarizes data from one year's study during the period of 1379 to 1380 in the regions by "Anzali" lagoon called "Abkenar" and "Hendkhale". Specimens from this lagoon obtained weekly during mordad and shahrivar mounths (July 21 to september 21). The study included 67 types of 5 phytoplanktonal phylum. In "Abkenar" region Cyanobacters with maximum of 97% and minimum of 64.5% of total combination of phytoplanktones made the dominating combination during the period of study , while in "hendkhale" chyrsophyta with maximum of 89% and minimum of 38.7% of total phytoplanktonal was the dominating figure at the same period of time. Researches on ecological parameteres showed that the avarage dissolved oxygen in -Abkenar" and "hendlchale" regions was 10.7 and 8.0 mg/lit respectivly, also total rate of Phosphat in these regions was 0.085 and 0.15 mg/lit respectivly. This study showed that the rates of Nitrat and Amonium in "Abkenar" region was 0.043 and 0.79 mg / lit while for the same substances in "Ilendkhale" measured 0.08 and 0.7 mg I lit respective. Also the avarage rate of chlorophyll a in these two areas measured 58,38 and 40.45 j.un /ht respectivly. Depending on results of correlation cofficient in "Abkenar" region we had Cyanobacters , water and air temperature , Chlorophyll a and total amount of Phosphat as a poitive correlation with transparency while Amonium and Nitrat showed , a negative correlation , EC and finally dissolved oxygen showed a very low rate of correlation coffiocient. To perform this research 5 genus of Cyanobacteres horn "Anzali" lagoon have been isolated and cultured in a laboratorial conditions Later by using Mouse Bioassay method one of these genus identified as a toxic algae. Levels of LD50 with intra peritoneal injection of toxin on mouse in 24 hours was 660 mg/kg and Levels of LC50 by using Bioassay method on Artemia and Daphnia has been shown 618 and 1000 mg kg respectively. Also the physiological effects of were investigated. algae on two types of Cypronides family called Cyprinus carpi° and Hypophrthabnichthys Resultes of blood analyses of Cypronides who were feeded by toxic algae showed a significant decline (P < 0.05) in white and red blood cells and their hematocrites. Levels of LDH , SGOT and SGPT in their blood serum had a significant increase in porportion to control group (P < 0.05) but there was no evidance a differences in Total Protein levels. Pathological studies show damage and destruction of hepato pancreas and kidney of these fishes. Signs and symptoms of intoxication caused by Cyanobacter called Planktohrix agardlltii in mouse and fish show heptotoxic character. This toxin belongs to cyclicpeptides of microcystines group.

The optimization of high performance liquid chromatographic method for analysis of trace microcystins in natural water bodies

The ratio of methanol., water and trifluoroacetic acid ( TFA) was regulated to change the polarity and the pH of the rinse solution and the eluent, so as to improve the high performance liquid chromatography HPLC) detection method for trace microcystines (MCs) in natural water bodies. The results showed that 40 % similar to 45 % methanol-water solution containing 0. 1 % TFA could get good effects on the rinse of impurity, and 70% methanol-water solution containing 0. 1% TFA could elute all the MCs in solid phase extraction ( SPE) cartridge ( C-18), In this way. it is suggested that, in analysis of environmental samples with high concentration of impurity, impurity should be washed with 40% similar to 45% methanol-water solution containing 0. 1% TFA, and MCs should be eluted with 70% similar to 100% methanol-water solution containing 0. 1% TFA.

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.