Ecotoxicologie:toxicité d'un produit destiné à la commercialisation
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L'écotoxicologie peut se définir, de la façon la plus simple, comme l'étude des
polluants toxiques dans les écosystèmes. Cette discipline scientifique est donc à
l'interface entre l'écologie et la toxicologie. Son objectif est d'évaluer les modalités
par lesquelles les polluants sont introduits et circulent dans les écosystèmes, depuis
les milieux contaminés (air, eaux et sols) jusqu'aux communautés vivantes. À
l'image de toutes les démarches écologiques, l'écotoxicologie comporte plusieurs
niveaux d'investigation. À celui de l'individu, elle étudie les perturbations
fonctionnelles (écophysiologiques) produites par l'exposition des êtres vivants
« dans la nature » à tel ou tel polluant, ainsi que les conséquences qui en résultent
pour les populations affectées (niveau démoécologique). La partie la plus spécifique
de l'écotoxicologie se situe au niveau synécologique, c'est-à-dire au niveau des
mosaïques d'écosystèmes (ou paysages) et de la biosphère tout entière. [1]
L'écotoxicologie comporte, outre ses aspects fondamentaux, de nombreux domaines
d'applications relatifs à la prévention des pollutions et à la lutte contre celles-ci. Elle
contribue à la surveillance permanente des polluants dans l'environnement, en
particulier par l'usage de biomarqueurs et d'indicateurs biologiques de pollution.
Enfin, un des derniers domaines de l'écotoxicologie, qui connaît aujourd'hui un
développement important, est celui de la prévision de l'impact potentiel d'un
polluant sur l'environnement. Cela permet de se prémunir contre des situations
ingérables qui résulteraient de la commercialisation à grande échelle d'une substance
chimique qui s'avérerait a posteriori dangereuse pour les écosystèmes et les
populations humaines exposées.
1
I) Quelques généralités
A) Ecotoxicologie : fondement et applications
L’écotoxicologie étudie les impacts des agents polluants sur la structure et le
fonctionnement des écosystèmes. Un agent polluant est une substance naturelle ou de
synthèse que l’homme introduit dans l’environnement ou dont l’homme modifie la
répartition dans les différents compartiments de la biosphère. Les effets d'un agent
polluant dépendent de plusieurs facteurs comme par exemple l'évolution du polluant
dans le milieu, le mode et la voie d'administration du polluant. L’objectif de
l’écotoxicologie est avant tout la prévention. Pour cela, l’écotoxicologie caractérise le
risque d’une substance en fonction :
du danger de la substance,
de la probabilité d’exposition à cette substance.
Le danger en fonction de la toxicité intrinsèque de la substance. Cette toxicité est
évaluée en laboratoire à l’aide de tests sur différents organismes de la chaîne
trophique, et permet de déterminer une concentration en dessous de laquelle la
substance n’a pas d’effets nocifs sur l'organisme testé.
« Les activités humaines ont fortement perturbé la planète et ses habitants. Tout en
étant conscients que beaucoup de nos activités ont eu des conséquences néfastes, nous
sommes prêts à accepter un certain niveau de nuisances comme prix à payer pour le
progrès. Mais comment mesurer ce niveau de nuisance et que peut-on tolérer ? Tandis
que les niveaux inquiétants de pollution de nos grandes villes sont dénoncés de façon
répétée par le public, la production, l’utilisation et le rejet de quantités toujours
croissantes de nouveaux produits chimiques se poursuivent. Nous n’avons pas une
idée claire de la manière dont les milliers de substances présentes dans l’air, l’eau et
le sol agissent sur nous et les autres espèces qui partagent la Terre avec nous. Nous
avons incontestablement accompli un certain degré de « vivre mieux avec la chimie »,
et même si nous sommes maintenant conscients que le développement illimité suppose
des sacrifices, nous ne savons pas encore grand-chose sur ce que sera le prix à payer.
Il faut recruter des experts pour étudier les conséquences des activités humaines,
estimer le risque pour notre santé et l’environnement et, si ces risques sont
2
inacceptables, nous protéger des effets des produits que nous avons fabriqués et des
déchets que nous avons produits ; ces experts sont les écotoxicologues. » [2]
II) Les risques toxicologiques et écotoxicologiques
A) Comment mesure-t-on la toxicité d’une molécule ?
L’eau de la nature est de plus en plus polluée par des substances chimiques rejetées par les
sociétés humaines, Il n’est pas rare en effet, même dans les pays industrialisés, qu’une affaire
éclate au sujet d’eaux du robinet ne respectant pas les normes. Sont généralement incriminées,
les pollutions bactériologiques, et les pollutions par les nitrates, pesticides et métaux lourds.
1) Toxicité aiguë
La toxicité aiguë résulte d’une exposition au toxique sur un temps court par rapport à la durée
de vie de l’organisme. Elle est généralement liée à une forte dose mais peut également être
associée à une concentration plus faible d’une substance très toxique. Elle conduit à de graves
troubles physiologiques voire à la mort des organismes. Les pathologies considérées sont
nécessairement à développement rapide car elles sont détectées en employant des essais de
courte durée.
2) Toxicité chronique
La toxicité chronique fait suite à une exposition à un polluant, généralement à de faibles
concentrations, mais sur une longue durée. Elle concerne aussi les pathologies qui se
développent dans la durée. Les effets chroniques sont favorisés par des contaminants qui
s’accumulent durablement dans les tissus de l’organisme. Elle se traduit souvent par des effets
tels que des perturbations de la reproduction, des malformations lors du développement, des
retards de croissance, des cancers, une baisse de l’immunité...
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Figure ° 1 : Différence entre toxicité aigüe et chronique (Agence de l'Eau RMC,
2002) [3]
B) Différents types d’effets toxiques
Figure ° 2 : Tableau des différents types d’effets toxiques
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1) Histoire de Minamata
Intoxication au mercure observée, dès 1956, dans la ville de Minamata (petit port japonais de la
côte ouest de l'île de Kyūshū), d'abord chez les chats, puis chez les pêcheurs et leur famille qui
ont consommé du poisson ou des coquillages. Cette intoxication, qui, au début du 21e siècle,
selon les statistiques gouvernementales, avait fait 2 265 victimes officielles dont 1 784 étaient
mortes, est la conséquence de la pollution de la mer par le méthylmercure déversé de 1932 à
1968 dans la baie de Minamata par les usines chimiques de la société Shin Nippon Chisso. Le
méthylmercure, ingéré par les poissons et les coquillages, s’est concentré dans les tissus de ces
animaux. C'est l'absorption par l'organisme humain de ce toxique a provoqué, à la longue
exposition, des troubles du système nerveux. Le tableau clinique est celui d'une
encéphalopathie avec atteinte du cervelet ; il se compose des symptômes suivants : troubles
mentaux, difficultés d'élocution, ataxie, paralysie, convulsions, réduction du champ visuel,
difficultés de l'audition et, dans les cas les plus graves, coma convulsif éventuellement suivi de
mort. Le traitement est limité. Cette intoxication peut laisser des séquelles ou conséquences
nerveuses considérables : séquelles psychomotrices (paralysies multiples) et troubles mentaux. [4]
2) Les perturbateurs endocriniens
L'expression perturbateur endocrinien (PE, ou aussi « leurre hormonal », « xéno-œstrogène »,
« disrupteur endocrinien », etc.) a été créée en 1991 par Theo Colborn pour désigner toute
molécule ou agent chimique composé xénobiotique ayant des propriétés hormono-mimétiques
et décrit comme cause d'anomalies physiologiques et de reproduction.
Trois modes d'action différents
Un perturbateur endocrinien (PE) est défini comme une molécule pouvant interagir au niveau
du mécanisme d'action hormonale. Ces molécules interfèrent avec le fonctionnement des
glandes endocrines ou des organes cibles par trois types d'effets :
Effet mimétique (ou agoniste) : imitation de l'action d'une hormone naturelle
(comme une fausse clé dans les « serrures biologiques » qui existent dans les
organes et cellules) ;
Effet de blocage (ou antagoniste) : blocage de l'action d'une hormone naturelle
(en saturant les récepteurs cellulaires, par exemple) ;
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Effet perturbant (ou d'interférence) : perturbation, soit gêne ou blocage de la
production, du transport, ou du métabolisme des hormones ou des récepteurs,
induite par une action hormonale anormale dans l'organisme qui interfère avec
les processus métaboliques ou de croissance et division cellulaire. Ces
perturbations sont d'autant plus graves qu'elles se produisent tôt (fœtus,
embryon, jeune enfant, car des effets irréversibles peuvent être induits, y
compris des malformations génitales). [5]
Depuis les années 1980, les alligators du lac Apopka en Floride présentent diverses anomalies de leur appareil reproducteur dont un pénis de petite taille. Ce schéma compare la longueur et le diamètre du pénis des alligators issus de deux zones de ce lac pollué (en vert) à ceux qui vivent dans un lac non pollué (en marron). Il montre une diminution notable et statistiquement significative. S’ajoutent diverses anomalies au niveau des taux d’hormones circulantes et de la structure cellulaire des testicules chez les mâles et des ovaires chez les
femelles. [6]
Figure ° 3:
Perturbateurs endocriniens et anomalies chez les alligators, (d’après L. Guillette et al. 1996).
3) La biodisponibilité
La biodisponibilité se définit comme la propriété d’un élément ou d’une substance d’atteindre
les membranes cellulaires des organismes vivants. Il s’agit d’un des paramètres essentiels de la
toxicité car un changement de la biodisponibilité d’un polluant équivaut à un changement de
toxicité. C'est le statut physique (adsorbé, solubilisé) ou chimique (complexé, ionisé) dans
lequel se trouve un polluant et qui conditionne son écotoxicité. Un polluant biodisponible est
un polluant auquel les organismes sont exposés.
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Ce schéma figure l'importance de
la notion de biodisponibilité
dans le risque toxique. Un
polluant, dans un compartiment,
peut-être à la fois toxique et non
toxique pour un organisme en
raison de sa biodisponibilité ou
non. Si nous prenons l'exemple
du Hg fixé dans les sédiments, il
est, sous cette forme, non
toxique pour les organismes qui
vivent dans les sédiments car
non biodisponible. Le Hg qui se
trouve en solution dans les
sédiments est, à l'inverse,
toxique pour les
organismes des sédiments car
biodisponible pour ceux-ci.
Figure ° 4: La biodisponibilité, paramètre essentiel de la toxicité. [7]
4) La bioaccumulation
La bioaccumulation est l’accumulation de substances toxiques dans les tissus des organismes
vivants. C'est le cas par exemple des toxiques cumulatifs qui vont s'accumuler dans les tissus des
organismes et dont les effets toxiques ne se produiront que lorsque leur dose d'effets sera atteinte. [8]
Tous les organismes vivants sont ainsi capables, à
divers degrés, d'accumuler des substances toxiques,
ce qui peut, dans un certain nombre de cas, entraîner
des phénomènes de transfert et d'amplification dans
la chaîne alimentaire, avec des teneurs observées
d'autant plus fortes que l'organisme est élevé dans la
chaîne alimentaire. Le paramètre utilisé est le facteur
de bioconcentration (BCF) qui mesure la
concentration du polluant dans l’organisme.
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Figure ° 5 : Processus de bioaccumulation. (ppm= partie par million = milligramme par litre ou
milligramme par kilo)
• La concentration du polluant augmente en montant le long
de la chaîne alimentaire
Figure ° 6 : Pyramide écologique de la masse
accumuléé au DDT
III) Outils de reconnaissance d’une molécule X
donnée en écotoxicologie
Afin de gérer les enjeux liés à la présence de substances toxiques et de leurs effets sur le milieu
aquatique, il est nécessaire de développer des outils de mesure qui permettent d’évaluer les
conséquences des contaminations.
1) Les bio-essais
Principe :
Les essais de toxicité sont des tests en laboratoire au cours desquels une population
d’organismes aquatiques est exposée à un polluant dont on veut estimer la toxicité afin
d’évaluer les niveaux de concentration provoquant des effets toxiques (mortalité, baisse
de reproduction, baisse de respiration, …). Ces tests sont menés dans des conditions
contrôlées de lumière, température, milieu de culture ou support d’élevage. L’accent est
mis sur la standardisation et la reproductibilité des mesures réalisées, de manière à
obtenir une information fiable sur le phénomène de toxicité. Pour autant, les multiples
facteurs influençant en milieu naturel ne sont pas pris en compte, ce qui ne permet pas
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une extrapolation directe à l’échelle de l’écosystème. Ce type d’outils permet d’évaluer
le danger lié à une substance toxique. En ce sens, ils ont un rôle préventif dans la
gestion des risques.
Figure ° 7 : Tableau représentant les avantages et les inconvénients d’un bio-essai
2) Les biomarqueurs
Principe :
Le principe des biomarqueurs est de mesurer les molécules biochimiques produites (en
général, des molécules de détoxication) ou inhibées dans l’organisme en présence de
toxiques. Ainsi, on mesure la réaction des organismes aquatiques à l’échelle de la
cellule, avant que les effets toxiques ne soient létaux ou sublétaux. Le plus souvent ces
mesures sont réalisées sur des poissons, parfois sur des mollusques. Les biomarqueurs
permettent des mesures de phénomènes de défense à des expositions toxiques. Ce sont
donc bien des effets qui sont mesurés, au même titre que les bio-indicateurs, ce qui en
fait de bons outils de
diagnostic. Cependant,
la toxicité étant
démontrée avant
perturbation notable du
métabolisme, il est
possible d’exploiter
cette information en
terme de gestion des
risques.
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Figure ° 8 : Têtard fluorescent
• Têtard rendu fluorescent grâce à un marqueur génétique spécifique des perturbateurs
endocriniens agissant sur la fonction thyroïdienne. On a introduit dans le génome de cet
animal le gène de la protéine fluorescente verte (GFP, green fluorescent protein). On
s'arrange pour que cette protéine ne soit produite que si un perturbateur endocrinien est
présent dans le milieu, ce qui va entraîner une fluorescence verte, comme sur cette
photographie. Ce type d'animaux transgéniques permet ainsi de repérer rapidement et de
façon fiable si l'eau de rejet d'une industrie ou d'une station d'épuration contient ou non
des polluants.
Figure ° 9 : Tableau représentant les avantages et les inconvénients d’un biomarqueur
3) Les bioindicateurs écologiques de toxicité
Principe :
L’utilisation de bioindicateurs écologiques de toxicité repose sur le principe de sélection des
organismes aquatiques résistants aux pollutions au détriment des organismes sensibles.
En effet, à l’échelle d’un peuplement, les individus ou les espèces les plus faibles vont
disparaître sous la pression du polluant (mort ou fuite), laissant la possibilité aux espèces
résistantes de se développer davantage. Ce phénomène entraîne l’établissement de peuplements
dont la structure reflète la qualité de l’eau, notamment au travers de l’analyse des
présences/absences. L’inventaire des organismes aquatiques indicateurs de pollution présent
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dans un milieu permet d’évaluer le niveau de contamination de ce milieu. Il s’agit dans ce cas
d’outils permettant de mesurer l’effet des substances toxiques. Ils ne peuvent donc pas être
utilisés à titre préventif, mais plutôt comme outils de diagnostic. [10]
Figure ° 10 : Principe d'un bioindicateur
• Une espèce bioindicatrice traduit la contamination du milieu par son abondance ou son
absence. Prenons l'exemple d'un élément minéral indispensable pour illustrer la « dose
administrée» de la courbe. Une espèce va mourir si cet élément manque ou au contraire si
celui-ci est en concentration trop élevée. Entre ces 2 concentrations, de carence ou d'excès, elle
va vivre dans un intervalle de tolérance plus ou moins important en fonction des limites
déterminées par ces concentrations (avec un maximum de développement pour l'intervalle
d'optimisation). Une espèce bioindicatrice va être choisie par l'étendue de son intervalle de
tolérance :
étroit : espèce pollusensible,
large : espèce pollutolérante.
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Figure ° 11 : Intervalle de Tolérance des bioindicateurs
Figure ° 12 : Tableau représentant les avantages et les inconvénients d’un bioindicateur
IV) La prise en compte des toxiques par la réglementation
Au travers des différents textes réglementaires traitant de la qualité des milieux aquatiques ou
plus spécifiquement des rejets industriels, la prise en compte des pollutions à caractère toxique
implique deux modes d’actions :
limiter l’exposition des milieux aquatiques aux polluants en agissant sur la
source (autorisations de rejets, règles d’homologation des substances produites,
maîtrise des émissions,…),
concilier les usages de manière à préserver un milieu de qualité satisfaisante
(programme d’actions territoriales notamment).
A) Comment éviter les substances toxiques des produits cosmétiques ?
Pour protéger sa santé, il est nécessaire d'éviter les produits les plus toxiques. Premier réflexe :
éviter l'achat impulsif et toujours détailler les étiquettes ! On peut aussi faire confiance aux
produits portant un label écologique.
1) Décrypter les étiquettes
Pour repérer les ingrédients néfastes pour la santé, il faut s'armer de patience, et quelquefois
d'une loupe, et détailler la liste d'ingrédients indiqués sur l'étiquette du produit. Certains sites
Internet indépendants proposent des banques de données d'ingrédients contenus dans les
produits cosmétiques et indiquent leurs effets sur la santé. On peut trouver une base de données
de ce type sur le site Laveritesurlescosmetiques.com.
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2) Privilégier les labels écologiques
Les labels français Cosmébio Bio et Eco. [11]
Le label Cosmébio Bio certifie qu'au minimum 95 % des végétaux
utilisés et 10 % de l’ensemble des ingrédients sont issus de l’agriculture
biologique.
Le label Cosmébio Eco garantit qu'au minimum 50 % des ingrédients végétaux et 5 % de l’ensemble des ingrédients sont issus de l’Agriculture Biologique.
De plus, ces deux labels apportent la garantie que les cosmétiques ainsi labellisés sont composés au minimum de 95 % d’ingrédients naturels ou d’origine naturelle.
Le label allemand BDIH
Ce label est plus exigent que les labels Cosmébio. Les Cosmétiques doivent être formulés à partir de matières premières naturelles, issues du règne végétal ou minéral. Sont interdits : les colorants, les produits de la pétrochimie, les parfums de synthèse, l'irradiation, les tests sur animaux...
L'Eco label européen
Il distingue les produits ou les services plus respectueux de l'environnement. On le trouve seulement sur les savons, les shampoings et les après-shampoings.
En plus de certifier le contenu, ces labels écologiques reposent sur une approche globale et prennent en compte le cycle de vie complet du
produit, de l'extraction des matières premières, à la fabrication, la distribution, la gestion des déchets…
Le label « Four Free »
Pour les vernis à ongles, il existe le label « Four free » qui garantit l'absence des quatre substances les plus dangereuses que les vernis peuvent contenir : les phtalates, le formaldéhyde, le toluène et le camphre synthétique. Il faut savoir qu'il existe aussi des vernis à l'eau qui contiennent 85 % de substances naturelles.
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Etant à l'interphase entre l'écologie et la toxicologie, l'écotoxicologie est une discipline qui étudie les substances chimiques contenus dans l'environnement que ça soit terrestre ou aquatique. Elle sert néanmoins comme outil de prévention, de diagnostic de molécules ou substance potentiellement nocive pour les êtres-vivant y compris l'homme et l'écosystème en entier.
On peut diviser la toxicité d'une substance en deux : une toxicité aigüe qui est d'une courte durée et brève et une toxicité chronique, dans ce cas on parlera d’une toxicité à long terme. Plusieurs effets toxiques des substances chimiques ont été mesurés comme par exemple des substances se comportant comme des hormones et ainsi perturbant la reproduction de l'espèce.
Cependant, l'être-humain a été toujours confronté à des problèmes mais arrive à prendre à la fin le dessus de ce qui le menace en essayant de retrouver des astuces et moyens pour moins souffrir, c'est ainsi des outils de préventions et de diagnostics ont été mis en place. Chaque méthode à un côté positif (avantage) et un autre coté plutôt négatif (inconvénient), des espèces d'animaux comme la Daphnia magna qui constitue un outil bioindicateur en écotoxicologie car elle réagit de différentes manières pour chaque substance chimique introduite dans le milieu.
En final, pour diminuer les risques d'intoxication de l'environnement par les produits commerciaux, des labels ont été mis en évidence comme moyens de certificats et de contrôles.
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