Systématique intégrative des éponges de bain (Demospongiae, Dictyoceratida, Spongiidae) et évaluation de leurs propriétés neuropharmacologiques

Les éponges de bain (famille Spongiidae) incluent aujourd'hui 150 espèces, parmi lesquelles certaines sont exploitées par la pêche pour leur squelette. L'organisation de ce squelette, fait exclusivement de fibres de spongine, leur confère des propriétés d'élasticité, de résistance et d'absorption variables selon les espèces. Ces éponges sont aussi connues pour produire beaucoup de métabolites spécialisés, en majorité de nature terpénique. De nombreuses études ont été conduites pour montrer le potentiel pharmacologique de ces éponges. Dans le domaine particulier des pathologies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer, les propriétés des Spongiidae restent peu étudiées malgré leurs potentiels.L'objectif général de ce travail a été d'étudier le potentiel neuropharmacologique de différentes Spongiidae précisément identifiées. Une approche de taxonomie intégrative a combiné analyses morphologiques du squelette, analyses génétiques et analyses métabolomiques. Ces dernières ont été corrélées aux mesures des activités biologiques et, utilisées pour évaluer l'efficacité de méthodes originales de double valorisation de spécimens pêchés. Au total, 160 spécimens de Spongiidae ont été échantillonnés en Méditerranée, dans le détroit de Gibraltar, en Atlantique du Nord-Est, dans les Caraïbes, le Golfe du Mexique et dans l'Océan Indien. Les analyses taxonomiques ont permis de mettre en évidence un complexe d'espèces autour de Spongia officinalis, l'espèce type du genre Spongia et référence absolue de la famille. Il est également apparu que ni Spongia ni Hippospongia n'étaient monophylétiques. Une éponge nouvelle pour la science a été décrite, Spongia maitasuna sp. nov., et plusieurs autres éponges, précédemment assignées à S. officinalis, sont encore à décrire. La résolution de ce complexe pourrait amener à doubler la diversité des Spongiidae de Méditerranée et d'Atlantique du Nord-Est. Les Caraïbes ont offert des cas taxonomiques aussi complexes, ce qui devrait conduire a minima à la résurrection de noms d'espèce aujourd'hui invalides. De l'Océan Indien, toutes les éponges échantillonnées sont nouvelles. Au total, 24 extraits de différentes Spongiidae ont fait l'objet de tests neuropharmacologiques sur des modèles cellulaires de neurones corticaux stressés, mimant la maladie d'Alzheimer. Parmi eux, 9 extraits, dont ceux de la nouvelle espèce, ont présenté une activité neuro-protectrice, en améliorant la survie des neurones et de leur réseau neuritique après un stress induit par un agent toxique : le glutamate. Des hypothèses sur l'identité des molécules potentiellement porteuses de la neuro-protection ont été formulées grâce à des analyses biochimiométriques. Il s'agit de « spongian » diterpènes, une famille structurale largement distribuée chez les Spongiidae. Victimes de maladies et de mortalités massives à répétition, ces éponges sont particulièrement menacées par le changement climatique. Dans ce contexte, il était important de proposer des solutions durables de valorisation de leur chimiodiversité. Une première solution serait d'exploiter le "lait" des éponges, éliminé par les pêcheurs après la récolte pour ne garder que le squelette. La deuxième solution réside dans l'utilisation d'I-SMEL, un instrument portable permettant la capture par adsorption sur phase solide des métabolites exsudés par l'éponge dans l'eau environnante. Ces deux méthodes ont permis de récupérer une partie des terpènes connus chez S. officinalis, ce qui représente des preuves de concepts qui pourraient rapidement trouver des applications dans de nombreux champs de recherche. La diversité des résultats obtenus par ce travail interdisciplinaire offre de nombreuses perspectives, un chantier colossal pour revoir intégralement la systématique de ces éponges, afin de tracer la distribution des diterpènes et tester leurs activités neuro-protectrices notamment pour lutter contre la maladie d'Alzheimer