Comorbidités et concentration d'oligo-éléments dans le foie de bisons d'Europe des monts Bieszczady (Pologne)

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4332 (2023) Citer cet article

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Le bison d'Europe est une espèce dont la surveillance sanitaire est essentielle dans les activités de conservation. Jusqu'à présent, peu de recherches ont été menées sur la concentration des éléments dans cette espèce. La plupart des études précédentes n'associaient pas la concentration d'éléments à la susceptibilité aux maladies. Dans cette étude, nous étudions la relation entre les comorbidités chez le bison d'Europe et les concentrations d'un large éventail d'éléments dans le foie. Des échantillons ont été collectés lors du suivi de la population de bisons d'Europe à Bieszczady (sud-est de la Pologne) sur la période 2020-2022. Chaque individu a également été inspecté visuellement par un vétérinaire sur le terrain pour la présence de lésions dans le cadre d'un examen post-mortem. Les animaux ont été répartis en 3 groupes : groupe A - un type de signe clinique ; groupe B—deux types de signes cliniques ; groupe C—trois types de signes cliniques ou plus. La méthode ICP-OES a été appliquée pour évaluer la concentration de 40 éléments dans le foie. L'analyse discriminante a montré des différences nettes entre le statut minéral des individus dans les groupes avec un, deux et au moins trois types de signes cliniques. L'analyse détaillée des éléments sélectionnés a montré que, dans le cas de huit éléments, il y avait une relation avec l'âge, le sexe ou les comorbidités. Cu, Se et Zn ont montré des différences significatives par rapport aux comorbidités, mais seule la concentration de Cu était plus faible lorsque la fréquence des lésions était plus élevée. Nous avons conclu que dans les recherches sur le statut minéral de la population, outre la disponibilité des éléments traces dans l'environnement, l'état de santé des individus étudiés doit également être considéré. Cependant, déduire le statut minéral de la population sur la base d'échantillons obtenus au hasard à partir d'individus morts peut donner une vision incomplète de la population, en particulier dans le cas d'espèces sensibles aux maladies, comme le bison d'Europe.

La conservation des populations de grands mammifères dans les paysages européens contemporains transformés par l'homme est une tâche difficile et compliquée. Un déficit d'habitats optimaux, de faibles tailles de population, une faible variabilité génétique, une sensibilité aux maladies, des restrictions de migration et des xénobiotiques ne sont que quelques-uns des problèmes les plus importants auxquels sont confrontés les gestionnaires de populations de grands mammifères1,2. L'état de santé est le paramètre clé utilisé par les défenseurs de l'environnement car il combine l'impact de ces diverses menaces. Dans le cas des grands mammifères, ce paramètre (plutôt qu'une simple mesure de l'augmentation du nombre d'animaux) est considéré comme un indicateur utile pour évaluer l'efficacité des mesures de conservation3,4. Malheureusement, les études sur le statut minéral des espèces protégées de grands mammifères vivant en liberté, dont le bison d'Europe, sont difficiles à mener. Le principal problème est la difficulté d'obtenir des échantillons de recherche d'un groupe représentatif d'animaux, en particulier lorsque le matériel ne peut pas être collecté ante-mortem, par exemple, des échantillons de tissus d'organes internes. Pour cette raison, les connaissances sur la physiologie de cette espèce reposent soit sur des études d'individus captifs, soit sur quelques échantillons de terrain, souvent prélevés sur des individus aléatoires. Le matériel de recherche collecté de petite taille et de manière imprévue rend impossible la réalisation d'analyses statistiques approfondies et de tirer des conclusions fiables sur l'impact des facteurs d'habitat sur l'état de santé des animaux protégés.

Le bison d'Europe (Bison bonasus L.) est une espèce dont la surveillance sanitaire est essentielle dans les activités de conservation5,6,7,8. En raison de la faible variabilité génétique du bison d'Europe, même les grands troupeaux vivant en liberté sont aux prises avec des problèmes de santé, et il est parfois nécessaire de mettre en place des mesures restrictives pour éliminer les individus malades (ex. Réf.9). Cependant, l'état de santé du bison d'Europe est influencé non seulement par des facteurs génétiques, mais aussi par la qualité des habitats, la possibilité d'obtenir une quantité appropriée de micro et macro éléments vitaux de l'environnement, ainsi que la capacité d'éviter l'empoisonnement avec éléments indésirables10,11. On sait que le statut minéral de l'organisme est fortement lié à l'état de santé, et des carences en éléments ou une intoxication aux métaux lourds peuvent, directement et indirectement, affecter la résistance à diverses maladies, dont les infestations parasitaires12. Les mécanismes moléculaires responsables de la fonction biologique des minéraux dans l'immunité sont principalement liés au rôle distinct de ces éléments dans l'activité de plusieurs systèmes enzymatiques et la régulation de l'expression des gènes13.

Les concentrations de minéraux chez le bison d'Europe ont rarement été étudiées et peu de recherches ont été menées pour lier la sensibilité du bison d'Europe aux maladies avec des concentrations d'éléments. Un exemple d'une telle recherche est l'article de Dymnicka et al.14, qui ont trouvé un niveau inférieur de Fe dans le sérum sanguin des animaux atteints de balanoposthite. De plus, Hoby et al.15 ont trouvé des niveaux élevés d'iode et de manganèse dans le sang de bisons d'Europe présentant des lésions de dermatite digitale. Cependant, Dziaba et al.16 n'ont trouvé aucune différence entre les bisons européens sains et ceux présentant une invasion parasitaire (Fasciola hepatica) et des lésions indiquant une balanoposthite nécrotique dans la concentration d'éléments sélectionnés dans le sérum. Dans d'autres articles, les concentrations d'éléments sélectionnés sont généralement décrites mais sans lien détaillé avec l'état de santé de l'espèce étudiée. Par exemple, Kośla et al.17 ont découvert que la concentration de calcium dans des tissus sélectionnés de bisons européens de la forêt de Białowieska était plus élevée que chez d'autres bovidés (sauvages et domestiques). Une carence en Se a été trouvée chez le bison d'Europe de la forêt de Białowieska, qui présentait le niveau de foie le plus bas par rapport aux autres populations de l'est de la Pologne10,11,18,19. Certains individus de la forêt de Białowieska présentaient également une carence en Co, Cu, Mn, Na et Zn10,14. De plus, des concentrations de Cu et de Na encore plus faibles ont été trouvées dans la forêt de Knyszyńska par rapport à la forêt de Białowieska, ce qui était probablement un effet des animaux se nourrissant des cultures11. En revanche, les bisons d'Europe des monts Bieszczady présentaient les concentrations de Ba, Ca, Cd et Se les plus élevées par rapport aux autres populations de l'est de la Pologne11. De plus, des concentrations extrêmement élevées de Cd ont été trouvées chez certains animaux des monts Bieszczady.

Compte tenu de ce qui précède, nous avons tenté d'évaluer la relation entre les concentrations de micro et macro éléments et la sensibilité aux maladies chez le bison d'Europe. L'étude a été menée sur des bisons d'Europe dans les montagnes de Bieszczady, et les chercheurs ont découvert que ces animaux semblaient être très sensibles à certains troubles de santé, notamment des maladies infectieuses, telles que la tuberculose bovine6 ou la thélasiose, qui provoque la cécité chez diverses espèces bovines20. Ces dernières années, ces deux maladies ont forcé l'élimination de dizaines de bisons d'Europe dans cette zone. Dans les montagnes de Bieszczady, une prévalence accrue d'anticorps de Neospora caninum21 et de virus de Schmallenberg22 a également été observée plus souvent que dans d'autres populations polonaises. Dans cette zone, le premier cas d'Ashwortius sidemi (Nematoda, Trichostrongylidae, un nouveau parasite du bison d'Europe) a été découvert en Pologne23.

Le but de cette étude était de tenter une enquête approfondie sur la relation entre les comorbidités chez le bison d'Europe et les concentrations d'un large éventail d'éléments dans le foie. Nous avons utilisé un échantillon de recherche unique : 63 échantillons de foies prélevés sur des individus pour lesquels des protocoles d'autopsie ont été préparés en même temps. Dans cet article, nous émettons l'hypothèse que, selon le degré de charge de la maladie, le statut minéral hépatique des individus étudiés varie, et des différences significatives dans les concentrations d'éléments vitaux spécifiques sont observées.

Tous les protocoles expérimentaux (y compris l'abattage des bisons d'Europe) ont été approuvés par la Direction générale de la protection de l'environnement en Pologne, sur la base de la loi du 16 avril 2004 sur la protection de la nature. Toutes les méthodes ont été réalisées conformément aux directives et réglementations en vigueur. À savoir, la collecte et le stockage d'échantillons d'individus décédés pour l'étude étaient basés sur la décision du directeur régional de la protection de l'environnement à Varsovie. Toutes les méthodes sont rapportées conformément aux directives ARRIVE.

Les données et les échantillons ont été collectés sur la période de mai 2020 à mars 2022 (tous les mois, sauf janvier et juillet) lors du suivi de la population de bisons d'Europe à Bieszczady (sud-est de la Pologne). 61 des 63 individus ont été éliminés dans le cadre de la lutte contre la thélasiose. Deux animaux ont été retrouvés morts. Cet abattage de bisons d'Europe était légal car un permis pertinent avait été obtenu au préalable auprès de la Direction générale de la protection de l'environnement en Pologne. Toutes les autres questions juridiques liées à ces activités sont décrites dans Klich et al.2. Le critère de sélection des bisons d'Europe pour l'élimination était des changements clairs dans le globe oculaire, l'opacité du globe oculaire ou la cécité. Les animaux étaient éliminés par un tir d'arme de chasse au niveau de la colonne vertébrale, sans endommager les organes internes. Les agents pharmacologiques n'ont pas été utilisés. Des données sur l'âge, le sexe et l'emplacement de chaque animal (à l'aide d'un récepteur GPS) ont été recueillies. Dans le cadre de l'examen post-mortem, chaque individu a également été inspecté visuellement pour la présence de lésions par des vétérinaires sur le terrain. Les animaux ont subi une autopsie selon le protocole établi. Les autopsies ont été réalisées par une équipe de trois vétérinaires. De nombreuses lésions anatomopathologiques révélatrices de maladies ont été retrouvées chez ces bisons d'Europe ; habituellement, il y avait plus d'un type de lésion par individu. Les lésions trouvées étaient : (1) les nématodes pulmonaires ; (2) lésions indiquant une thélasiose (congestion du sac conjonctival, kératite et opacité cornéenne, anophtalmie, formation d'érosion et d'ulcères sur l'œil, cécité); (3) lésions indiquant une pneumonie antérieure; (4) lésions indiquant une entérite antérieure; (5) kystes rénaux; (6) lésions ressemblant à la tuberculose (TBL); (7) abcès multiples sur toute la carcasse; (8) lésions indiquant une dermatite nécrotique; (9) lésions indiquant une balanoposthite nécrotique; (10) lésions des bronches trachéales.

Lors de l'inspection vétérinaire, des échantillons de foie ont été prélevés, refroidis dans un réfrigérateur portatif, transportés au laboratoire et conservés à – 20 °C jusqu'à l'analyse. Des échantillons de foie ont été prélevés dans la partie centrale du lobe droit. Au total, des échantillons de foie ont été prélevés sur 27 femmes (âgées de 0,5 à 18 ans) et 36 hommes (âgés de 3 à 20 ans). La gestation n'a été observée chez aucune des vaches. Nous avons collecté un total de 63 échantillons à divers endroits dans les montagnes Bieszczady, couvrant à la fois les bords ouest et est du domaine vital du bison d'Europe (Fig. 1). Des lésions ont été trouvées chez 62 des 63 animaux.

Zone d'étude - emplacement des bisons d'Europe éliminés qui ont été échantillonnés pour cette étude. La figure a été générée dans Quantum GIS v.3.4.5 (https://qgis.org) et CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com).

La procédure de laboratoire pour l'analyse des échantillons de foie par spectrométrie ICP-OES a déjà été décrite par Klich et al.11. Ici, nous avons suivi la même procédure. Brièvement (sur la base de la description de Klich et al.11), un échantillon de foie lyophilisé de 500 mg a été pesé avec une précision de 1 mg. Ensuite, 10 ml de HNO3 concentré de qualité analytique (Sigma Aldrich, Allemagne) ont été ajoutés et la minéralisation a été effectuée à l'aide d'un système de digestion par micro-ondes (Speedwave, Berghof, Allemagne). Ensuite, cette solution claire a été transférée dans une fiole jaugée de 50 ml, qui a ensuite été remplie d'eau déminéralisée et analysée par spectrométrie ICP-OES (Thermo Fisher Scientific iCAP6500). Les réglages instrumentaux suivants ont été utilisés : puissance du générateur RF de 1150 W, fréquence du générateur RF de 27,12 MHz, débit de gaz caloporteur de 16 L min−1, débit de gaz porteur de 0,65 L min−1, débit de gaz auxiliaire de 0,4 L min-1, temps d'intégration maximum de 15 s, débit de pompe de 50 tr/min, configuration de visualisation axiale, 3 répétitions et un temps de rinçage de 20 s.

Semblable à la procédure analytique de Klich et al.11, les solutions mères multiéléments suivantes (Inorganic Ventures) ont été utilisées comme étalons :

CCS-4 : Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cs, Ga, In, K, Li, Mg, Na, Rb, Se, Sr 100 mg/L dans 7 % HNO3.

CCS-5 : B, Ge, Hf, Mo, Nb, P, Re, S, Sb, Si, Sn, Ta, Ti, W, Zr 100 mg/L dans 7 % HNO3 et 1 % HF.

CCS-6 : Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Tl, V, Zn 100 mg/L dans 7 % HNO3.

De manière similaire à Klich et al.11, pour calculer le pourcentage de récupération, trois échantillons sélectionnés au hasard qui ont été dopés individuellement avec des quantités connues de standards analytiques ont été utilisés comme témoins positifs (tableau supplémentaire S1). De plus, un matériau de référence certifié, NIST Bovine liver 1577c (Sigma Aldrich, Allemagne), a été analysé afin de vérifier l'exactitude de la méthode11. La précision de la méthode a été estimée sur la base d'un matériau de référence certifié multi-éléments, le mélange de tableau périodique 1 TraceCERT (Sigma Aldrich, Allemagne). Un échantillon standard multi-éléments a été mesuré toutes les dizaines d'échantillons environ (tableau supplémentaire S2).

Les animaux ont été regroupés en fonction du nombre de changements pathologiques identifiés parce que certains types de lésions étaient généralement trouvés trop rarement, ou qu'ils se produisaient chez presque tous les individus. Il est à noter que les prélèvements de foie provenaient d'individus éliminés de la population principalement en raison de signes cliniques visibles ; donc, théoriquement, chacun d'eux aurait dû avoir des lésions lors de l'examen post-mortem, il n'a donc pas été possible de faire une comparaison avec des individus sains. Considérant que tous les bisons d'Europe étudiés présentaient des lésions diverses, les animaux ont été répartis en 3 groupes, quel que soit le type de lésions : groupe A - un type de signe clinique ; groupe B—deux types de signes cliniques ; groupe C—trois types de signes cliniques ou plus. Chaque individu a ainsi été affecté à une catégorie de comorbidités. A partir de ces catégories (groupes), nous avons effectué des analyses générales et détaillées des différences de statut minéral des individus étudiés.

L'analyse générale comprenait les résultats des concentrations de tous les 40 éléments déterminés et a été réalisée pour exprimer les différences générales dans le statut minéral des groupes d'individus étudiés (A, B et C). Pour ce faire, une analyse discriminante a été utilisée, où les groupes A, B et C ont été utilisés comme variables de regroupement, et une concentration de tous les éléments étudiés a été utilisée comme variables explicatives. Avant cette analyse, les données ont été normalisées par transformation de Box-Cox. L'analyse statistique a été réalisée à l'aide du logiciel Statistica v13.3 (TIBCO Software Inc.).

L'analyse détaillée a été réalisée pour 19 éléments sélectionnés, soit les micro et macro éléments de base les plus souvent décrits dans la littérature : Al, As, Ca, Cd, Co, Cu, Fe, Li, Hg, Mg, Mn, Mo , Ni, Pb, Se, Sn, Ti, V et Zn. Trois types de tests statistiques ont été effectués avec IBM SPSS v24.0 (Armonk, New York) :

Les modèles de concentration d'éléments ont été identifiés avec la corrélation de Pearson, où les 19 éléments ont été corrélés les uns avec les autres en utilisant les 63 échantillons.

Des modèles linéaires ont été utilisés pour analyser la dépendance linéaire de chaque élément sur la sensibilité aux maladies (comme ci-dessus) et le sexe et l'âge des animaux. Avant cette analyse, les variables dépendantes (concentration d'un élément donné) qui n'étaient pas normalement distribuées étaient normalisées par la transformation de Box-Cox. Un modèle linéaire général (pour les variables qui présentaient une distribution normale) ou un modèle linéaire généralisé (pour les variables pour lesquelles la transformation a échoué) a été utilisé. 19 modèles linéaires pour chaque élément ont été construits séparément à partir de 62 échantillons (uniquement des animaux présentant des lésions).

L'effet de changements pathologiques sélectionnés chez le bison d'Europe (à l'aide de 62 échantillons) sur trois éléments sélectionnés (c.-à-d. Cu, Se et Zn, qui ont été statistiquement expliqués par des comorbidités) a été vérifié à l'aide de modèles linéaires (modèles linéaires généraux pour Se et modèle linéaire généralisé pour Cu et Zn). La variable dépendante dans chaque modèle était la concentration d'un élément donné. Les variables explicatives étaient (a) la présence de nématodes pulmonaires (LUNG_NEM) ; (b) la présence de lésions indiquant une pneumonie antérieure (PNEUMONIE); (c) la présence de toutes les autres lésions ensemble, à l'exception des lésions indiquant une thélasiose (AUTRE). Les lésions ont été combinées dans cette analyse car chacune d'entre elles était rarement présente chez les animaux étudiés. Nous n'avons pas inclus les lésions indiquant la thélasiose car presque tous les animaux souffraient de cette maladie.

Les lésions individuelles se sont produites avec une fréquence différente chez le bison européen étudié. On retrouvait le plus souvent des lésions indiquant une thélasiose (97 %, dans 61 ind. sur 63), la présence de nématodes pulmonaires (41 %, dans 26 ind. sur 63) et des lésions indiquant une pneumonie antérieure (22 %, dans 14 ind. sur 63). 63 ind.). D'autres types de lésions anatomopathologiques n'ont été trouvés que chez un à trois individus (tableau supplémentaire S3).

L'analyse discriminante a montré de nettes différences de statut minéral dans les groupes d'individus présentant un, deux et trois types de signes cliniques, même sans tenir compte du type de lésion (Fig. 2). Les comorbidités ont clairement séparé le bison d'Europe en termes de concentration d'éléments. Les bisons d'Europe du groupe C (avec trois types de signes cliniques ou plus) étaient distincts des autres groupes (A et B), mais aussi le groupe B (animaux avec deux types de signes cliniques) différait du groupe A (bison d'Europe avec un type de signe clinique). Par conséquent, chaque maladie ultérieure provoque un effet multidimensionnel clair dans les concentrations hépatiques des éléments étudiés. Les données analysées peuvent être décrites au moyen de deux fonctions discriminantes (F1 et F2), qui décrivent 100 % de la variabilité (Fig. 2, Tableau 1). La concentration des éléments est présentée dans le tableau supplémentaire S4.

Graphique des fonctions F1 et F2, qui ont été utilisées dans l'analyse discriminante du statut minéral des trois groupes de bisons européens avec un nombre différent de lésions (groupe A—un type de signe clinique ; groupe B—deux types de signes cliniques ; groupe C —trois types de signes cliniques ou plus) basée sur l'analyse ICP-OES de 40 éléments dans des échantillons de foie. La valeur de sélectivité cumulée des fonctions F1 et F2 est de 100 %. Le chiffre a été généré dans Statistica v13.3 (https://www.statsoft.pl/statistica_13/) et CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com).

Au total, 53 corrélations statistiquement significatives entre les éléments analysés ont été trouvées (tableau complémentaire S5). Les relations positives prédominaient (37 relations positives et 16 relations négatives). Sur les 19 éléments analysés, seul Fe n'a pas montré de relation linéaire avec aucun des autres éléments. Le plus souvent, Ca ou Se corrélé avec d'autres éléments, mais tous deux corrélés avec six éléments (Ca corrélé avec Cd, Mg, Ni, Se, V et Zn; Se corrélé avec As, Ca, Cd, Hg, Li et Mg). Les corrélations étaient faibles, la valeur du r de Pearson ne dépassant 0,5 dans aucun d'entre eux. Les relations les plus fortes se sont produites par paires : Al–Zn (r = 0,480), As–Se (r = − 0,457) et Cd–Se (r = 0,459).

L'analyse détaillée des éléments sélectionnés a montré que, pour huit éléments, une relation avec l'âge, le sexe ou les comorbidités a été trouvée. Seuls deux éléments (Cd et Ni) étaient corrélés à l'âge des animaux (tableau complémentaire S6). Cependant, seule la concentration en cadmium a montré une relation positive avec l'âge. Six éléments différaient selon le sexe (Ca, Cu, Mg, Mo, Ni, Zn), et les femmes avaient toujours des concentrations plus faibles de ces éléments que les hommes (Fig. 3). Sur les 19 éléments analysés, trois ont montré des différences significatives par rapport aux comorbidités : Cu, Se et Zn (Fig. 4). Le bison d'Europe avec une fréquence plus faible de diverses lésions avait une concentration plus élevée de Cu. Dans deux autres cas (Se, Zn), plus les lésions (groupes B et C) sont nombreuses, plus les concentrations de ces éléments sont élevées. Néanmoins, dans le cas de Zn, le groupe A différait significativement du groupe B mais pas du groupe C ; dans le cas de Cu et Se, le groupe A différait statistiquement des deux groupes B et C (Fig. 4).

Concentration hépatique moyenne (± SE) de Ca, Cu, Mg, Mo, Ni, Zn selon le sexe. Toutes les comparaisons par paires étaient statistiquement significatives (p < 0,05) dans les modèles linéaires généraux (pour Ca, Mg, Mn, Mo et Ni) ou généralisés (pour Cu et Zn) (les unités de mesure ne s'appliquent pas à Mo, qui a été transformé par BOX Cox ). Le chiffre a été généré dans SPSS v24.0 (https://www.ibm.com/products/spss-statistics) et CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com).

Concentration hépatique moyenne (± SE) de Cu, Se et Zn dans les trois groupes de bisons d'Europe en ce qui concerne la présence de comorbidités (pour plus de détails, voir les méthodes). Les lignes horizontales rouges indiquent la signification statistique des comparaisons par paires (p < 0,05) dans les modèles linéaires généraux (Se) ou généralisés (pour Cu et Zn). Le chiffre a été généré dans SPSS v24.0 (https://www.ibm.com/products/spss-statistics) et CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com).

L'analyse du modèle linéaire de types particuliers de lésions en relation avec la concentration d'éléments dans le foie du bison d'Europe n'a montré aucun effet statistiquement significatif pour le Cu (tableau 2). Dans le cas de Zn, la catégorie AUTRE, qui comprend différents types de changements, a montré un effet significatif dans le modèle. Dans le cas du Se, seules les modifications indiquant les nématodes pulmonaires différenciaient significativement le bison d'Europe en ce qui concerne la concentration de cet élément dans le foie (tableau 2).

Dans cet article, en utilisant un matériel de recherche relativement important et unique, nous avons montré des déficits significatifs dans la concentration des éléments clés, ainsi que des interrelations entre le statut minéral et les comorbidités chez les animaux étudiés. Ci-dessous, nous essayons de montrer quels mécanismes écologiques et physiologiques peuvent être responsables de ces résultats.

Le foie est un organe de stockage majeur du pool labile d'oligo-éléments essentiels de l'organisme24, et c'est là que se produit la synthèse de la plupart des protéines de phase aiguë, c'est-à-dire les protéines de transport des métaux25. La concentration de certains éléments dans le foie reflète leur niveau et leur disponibilité dans l'environnement. En raison de l'inflammation et des maladies infectieuses, cependant, il y a une redistribution des éléments entre les tissus et le sang qui est déclenchée par la synthèse induite par l'infection de protéines de liaison aux métaux (transport), y compris les protéines de phase aiguë et l'antagonisme entre les oligo-éléments26,27 ,28,29,30. Dans notre étude, nous avons probablement affaire à un effet combiné de ces processus, concernant à la fois le contenu (disponibilité) de certains éléments dans l'environnement ainsi que les troubles physiologiques causés par des états pathologiques et des antagonismes d'éléments.

Comparativement aux valeurs de référence pour les bovins31, les taux hépatiques moyens observés en Cu et Se indiquent leur carence dans l'organisme. L'une des principales raisons de la carence de ces microéléments dans les tissus des ruminants est une mauvaise biodisponibilité et/ou un faible niveau de ces microéléments dans le sol où vivent ces animaux32. En Pologne, le niveau moyen de Se dans le sol est de 0,27 mg kg−1 dw33, tandis que selon l'article de Gupta & Gupta34, un niveau de Se compris entre 0,1 et 0,6 mg kg−1 est considéré comme un déficit. Par conséquent, une carence en Se est souvent observée dans les tissus des ruminants vivant en liberté en Pologne, y compris le bison d'Europe10,11,35,36. De plus, des niveaux élevés de S et Mo dans le sol et l'alimentation (malgré un niveau approprié de Cu) peuvent réduire considérablement l'absorption de Cu dans les intestins des ruminants, induisant ainsi une carence secondaire de ce microélément37,38. Les applications de N et de P peuvent également conduire à la dilution de Cu dans les tissus des plantes cultivées39. De plus, Cd peut entrer directement en compétition avec Cu pour les sites d'absorption40,41. Dans les montagnes de Bieszczady, une forte concentration de Cd a été trouvée et les bisons d'Europe consomment les cultures dans cette zone42.

L'un des principaux signes de carence en Se et Cu chez les bovins est la susceptibilité de ces animaux aux infections43,44,45. Dans ce travail, le groupe d'animaux étudié présentait à la fois une carence en Se et en Cu et au moins un type de symptôme de la maladie (61 animaux sur 63 présentaient une carence en Cu et 53 des 63 animaux présentaient une carence en Se). On pourrait donc soupçonner que cette carence simultanée en Se et Cu a entraîné une détérioration de la santé du bison d'Europe. Le rôle de Cu et Se dans le système immunitaire est, entre autres, antioxydant : Cu fonctionne comme cofacteur de la Cu/Zn-superoxydase dismutase (Cu/Zn-SOD) et Se est essentiel dans le centre actif des glutathion peroxydases (GPx) 46,47. De plus, une autre protéine Cu, la cytochrome C oxydase, fait partie intégrante de la chaîne de l'oxygène et est impliquée dans la formation d'ATP. La carence en Cu chez les bovins est connue pour réduire l'activité de Cu/Zn-SOD et de la cytochrome C oxydase dans les leucocytes48. D'autres fonctions immunitaires de Cu et Se incluent leur rôle dans la prolifération et la différenciation des lymphocytes T (Se et Cu) et leur participation à l'effet antimicrobien direct (Cu)46. De plus, les oligo-éléments essentiels (Cu, Zn) font également partie intégrante de la céruloplasmine et de la métallothionéine liant le Zn (protéines de phase aiguë de type Cu-protéine), cette dernière étant produite pendant la phase aiguë de la maladie infectieuse26.

Dans le tissu examiné, à mesure que la comorbidité augmente (deux maladies ou plus par individu), les concentrations de Zn et de Se augmentent, mais le niveau de Cu diminue. Des résultats similaires, c'est-à-dire une augmentation du niveau de Zn pendant la maladie, ont été observés chez des rats atteints d'arthrite adjuvante30, chez des souris infectées par le Coxsackievirus B327 et chez des souris atteintes de septicémie49. Rhodes et al.50 ont découvert que la malabsorption du Cu chez le bison d'Amérique pouvait être causée par une absorption accrue de Se, Mo ou Zn, ainsi que par des invasions de parasites. Ces auteurs ont conclu que le déséquilibre des oligo-éléments et l'infestation parasitaire contribuaient à la diminution du poids et du taux de natalité des animaux. Une caractéristique de la plupart des maladies infectieuses aiguës (quel que soit le facteur qui les provoque) est une diminution du niveau de Zn et une augmentation du niveau de Cu dans le sérum (augmentation du rapport Cu/Zn)28,51. Ici, chez le bison d'Europe étudié, l'augmentation du taux de Zn dans le foie (statistiquement liée aux comorbidités chez le bison d'Europe) était probablement le résultat de la mobilisation de cet élément du sérum vers le foie, alors que la diminution du Cu dans le foie était liée à une libération accrue de Cu de ce tissu dans le sérum. L'inflammation chronique favorise la redistribution du Zn du plasma vers le foie, ce qui s'explique, entre autres, par l'expression induite par le facteur inflammatoire de l'importateur de Zn (ZIP14) et la synthèse de métallothionéine dans le tissu hépatique49,52. De plus, une synthèse excessive de céruloplasmine au cours de l'inflammation peut drainer le Cu d'autres tissus, notamment du foie, principal site de synthèse de cette protéine53.

Chez le bison européen étudié, des concentrations plus élevées de Se dans le foie ont également été observées chez les individus présentant un plus grand nombre de changements pathologiques par rapport aux individus présentant un seul type de lésion. Ce résultat suggère que le métabolisme du Se peut être affecté par une augmentation du nombre de lésions car l'accumulation de Se dans le foie a été observée avec un plus grand nombre de lésions. Les données de la littérature concernant l'influence des états pathologiques (infections) sur la concentration de Se dans le foie sont assez ambiguës54,55,56,57. On peut supposer, cependant, que l'augmentation de l'accumulation de Se observée dans notre étude pourrait être le résultat de changements qui se produisent dans le corps pendant l'inflammation. Notamment, lors de l'inflammation qui accompagne les infections, la perméabilité des vaisseaux sanguins augmente, ce qui pourrait entraîner une augmentation du transfert de Se de la circulation vers les tissus47.

Les résultats présentés dans cet article, outre l'aspect cognitif, ont également une dimension pratique car ils montrent clairement que lorsqu'on entreprend une recherche sur le statut minéral d'une population animale donnée, l'élément clé est de prendre en compte l'état de santé de l'animal étudié. personnes. Il est vrai qu'il existe encore de grandes lacunes dans les connaissances et que davantage de recherches sont nécessaires pour conclure de manière fiable sur l'état de santé des espèces protégées. Malheureusement, les possibilités d'effectuer de tels tests sont souvent limitées, c'est pourquoi les résultats obtenus doivent être abordés avec beaucoup de prudence. Déduire le statut minéral d'une population animale donnée sur la base d'échantillons prélevés au hasard sur des individus morts peut donner une vision incomplète et biaisée de la population, en particulier dans le cas d'espèces sensibles aux maladies, comme le bison d'Europe. Dans certains cas cependant, comme indicateur du statut minéral des animaux sauvages, l'analyse des teneurs en micro et macro éléments des poils, prélevés in vivo, peut être utile58. Néanmoins, les résultats de nos recherches montrent que le statut minéral d'un individu dans une population donnée peut être significativement influencé par même une seule affection/maladie. Cela montre l'importance d'une inspection vétérinaire professionnelle et approfondie de l'individu à partir duquel des échantillons sont prélevés pour analyse en laboratoire. Dans le même temps, cela montre la nécessité d'une recherche plus interdisciplinaire sur des espèces telles que le bison d'Europe qui combine les questions écologiques, de conservation, physiologiques et vétérinaires.

Les ensembles de données générés au cours de l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Avant de commencer l'étude, un permis a été obtenu auprès du Directeur général de la protection de l'environnement. Ce travail a été soutenu par le Forest Fund, Pologne dans le cadre du "Projet complexe de conservation du bison d'Europe par les forêts domaniales" [Contrat n° OR.271.3.10.2017]. Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts.

Département de génétique animale et de conservation, Université des sciences de la vie de Varsovie (SGGW), Ciszewskiego 8, 02-786, Varsovie, Pologne

Daniel Klich, Marlena Wojciechowska et Wanda Olech

Département de biomédecine et de recherche environnementale, Université catholique Jean-Paul II de Lublin, Konstantynów 1J, 20-708, Lublin, Pologne

Rafał Łopucki & Iwona Zwolak

Inspection vétérinaire du comté, Młynarska 45, 38-500, Sanok, Pologne

Stanislaw Kaczor

Département d'hygiène alimentaire et de protection de la santé publique, Institut de médecine vétérinaire, Université des sciences de la vie de Varsovie (SGGW), Nowoursynowska 166, 02-787, Varsovie, Pologne

Anna Didkowska

Institut d'agrophysique, Académie polonaise des sciences, Doświadczalna 4, 20-290, Lublin, Pologne

Dariusz Wiącek

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Wojciech Bielecki

Institut des sciences biologiques, Université catholique Jean-Paul II de Lublin, Konstantynów 1 H, 20-708, Lublin, Pologne

Kajetan Perzanowski

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DK a conçu les idées et conçu la méthodologie ; DK, SK, KP et MW ont collecté le matériel et les données ; DK, R.Ł. et DW ont fait des travaux de laboratoire, DK et R.Ł. analysé les données ; DK, R.Ł., IZ, AD et WB ont dirigé la rédaction du manuscrit. SK, DW, KP, MW et WO ont examiné le manuscrit, WO a reçu des fonds. Tous les auteurs ont contribué de manière critique aux ébauches et ont donné leur approbation finale pour la publication.

La correspondance est Daniel Klich.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Klich, D., Łopucki, R., Kaczor, S. et al. Comorbidités et concentration d'oligo-éléments dans le foie de bisons d'Europe des monts Bieszczady (Pologne). Sci Rep 13, 4332 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31245-z

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Reçu : 12 novembre 2022

Accepté : 08 mars 2023

Publié: 15 mars 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-31245-z

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