ICP-OES Determination of Metal Bioaccumulation in Caulerpa racemosa ramuli from Guánica, Puerto Rico

Résumé technique : Détermination par ICP-OES de la bioaccumulation métallique dans les ramuli de Caulerpa racemosa à Guánica, Porto Rico

Énoncé du problème
Bien que les macroalgues marines, en particulier les espèces de Caulerpa (raisins de mer), soient de plus en plus reconnues comme des ressources précieuses pour le nouveau marché des aliments en raison de leurs propriétés nutritionnelles et biochimiques, il existe une lacune importante dans les connaissances concernant la composition élémentaire des populations caribéennes. La littérature existante se concentre principalement sur les populations cultivées en Asie du Sud-Est et dans le Pacifique tropical. De plus, le profil élémentaire des algues marines est dynamique et régi par des variables physico-chimiques locales ; par conséquent, les données provenant de l'Indo-Pacifique ne peuvent pas être extrapolées aux écosystèmes des Caraïbes. Il est urgent d'établir des données de référence sur les profils de bioaccumulation élémentaire de la Caulerpa racemosa indigène à Porto Rico afin d'évaluer leur innocuité en tant que sources alimentaires, d'évaluer la qualité environnementale locale et d'explorer leur potentiel en biotechnologie marine.

Méthodologie
L'étude a utilisé la spectrométrie d'émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OES) pour caractériser la composition élémentaire de Caulerpa racemosa var. ramuli collectée dans la zone subtidale de la plage de Tamarindo à Guánica, Porto Rico, en mars 2025.

• Échantillonnage : De la biomasse algale fraîche (~1 kg) et des échantillons d'eau de mer adjacents (collectés en triplicat) ont été obtenus.
• Préparation : Les échantillons d'algues ont été lavés à l'eau distillée pour éliminer les épiphytes et les sels, séchés à l'air libre, puis disséqués pour isoler les ramuli dressés des stolons et des rhizoides.
• Digestion : 1,0 g de ramuli frais a été soumis à une digestion assistée par micro-ondes avec de l'acide nitrique (HNO₃) à 2 % à 200 °C.
• Analyse : Les échantillons d'algues digérés ainsi que l'eau de mer filtrée ont été analysés pour 61 éléments chimiques (éléments majeurs, traces, métaux lourds et terres rares).
• Calcul : Le facteur de bioconcentration (FBC) a été calculé pour déterminer l'efficacité d'accumulation, définie comme le rapport entre la concentration de l'analyte dans le tissu algal et celle dans l'eau de mer. L'accumulation a été classée comme faible (FBC < 100), modérée (100–1000) ou élevée (> 1000).

Résultats clés

• Profil élémentaire : Alors que 61 éléments ont été détectés dans l'eau de mer environnante, seuls 11 éléments ont été détectés dans la biomasse des ramuli de C. racosa, indiquant un mécanisme de captation sélective distinct plutôt qu'un simple reflet passif de l'environnement.
• Accumulation sélective : Le tissu algal a montré des concentrations comparativement plus élevées de Bore (B), de Tantale (Ta), de Zirconium (Zr) et de Chrome (Cr). L'Ytterbium (Yb) et le Manganèse (Mn) ont été détectés aux concentrations les plus faibles.
• Facteurs de bioconcentration (FBC) :
  • Forte accumulation (FBC > 1000) : Le Rhénium (Re), le Zirconium (Zr) et le Gadolinium (Gd) ont présenté une forte accumulation. Le Re a montré le FBC le plus élevé, dépassant 10 000.
  • Accumulation modérée (FBC 100–1000) : L'Ytterbium (Yb) et le Tantale (Ta).
  • Faible accumulation (FBC < 100) : Le Manganèse (Mn), le Bismuth (Bi), le Lithium (Li) et le Chrome (Cr).
• Présence de métaux lourds : L'eau de mer contenait un profil de métaux lourds diversifié, l'Aluminium (Al), l'Arsenic (As) et le Plomb (Pb) étant les plus abondants. Le Nickel (Ni), le Cadmium (Cd) et le Mercure (Hg) étaient présents dans l'eau de mer mais indétectables dans le tissu algal. Inversement, le Chrome (Cr) était le seul métal lourd détecté à des niveaux appréciables dans le tissu algal (environ 95 µg/kg), montrant un enrichissement par rapport à l'eau de mer.
• Éléments uniques : Le Bore (B) et le Béryllium (Be) ont été détectés exclusivement dans le tissu algal et non dans l'eau de mer adjacente. Le Bore était l'élément unique prédominant (~5 000 µg/kg), tandis que le Béryllium était présent à ~450 µg/kg.

Signification et affirmations
L'article affirme que ces résultats fournissent de nouvelles informations de base sur le profil élémentaire de C. racosa dans les Caraïbes, soutenant son potentiel d'utilisation dans la biosurveillance marine.

• Potentiel de bioindicateur : L'accumulation sélective du Chrome (Cr) suggère que C. racosa pourrait servir de bioindicateur pour la contamination métallique locale. La présence de B et de Be dans les tissus, particulièrement le Be qui n'a aucun rôle physiologique connu dans les algues, soutient davantage la capacité de l'espèce à accumuler des éléments traces non essentiels, justifiant son investigation en tant qu'agent de biosurveillance.
• Indicateurs anthropiques : Le fort enrichissement en Rhénium (Re), Tantale (Ta) et Zirconium (Zr) — des éléments généralement trouvés à de très faibles concentrations dans l'eau de mer naturelle — suggère des sources potentielles de pollution anthropique dans la zone d'étude.
• Interprétation prudente : Les auteurs déclarent explicitement que la concentration exceptionnellement élevée de Rhénium (Re) n'est pas courante et doit être interprétée avec prudence. Ils recommandent une analyse de confirmation utilisant des méthodes ICP-MS indépendantes pour valider ce résultat spécifique.
• Limites : L'étude reconnaît les limites, incluant l'analyse uniquement des ramuli (excluant les stolons et les rhizoides), un lieu et un temps d'échantillonnage uniques, ainsi que l'absence d'analyse de la spéciation des métaux ou du mécanisme de captation physiologique. Par conséquent, l'article ne revendique pas d'applications définitives dans la remédiation des métaux ou la récupération des ressources, mais souligne la nécessité d'études ultérieures pour valider ces modèles observés et explorer de telles applications.