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Histoire de l’ecotoxicologie
Les premières études d’écotoxicologie : La maladie ItaiItai
La maladie ItaiItai littéralement "aïe aïe" en japonais est apparue dès 1912 dans la
province de Toyama (Honshu) au Japon, en raison d'une intoxication au cadmium liée
à l'exploitation de la mine Kamioka (Figure 1).
Figure 1. La mine Kamioka, Toyama, Japon
Des douleurs articulaires et de la colonne vertébrale se manifestaient chez les
personnes contamines (atteints). La contamination s’est faites via les cultures qui
étaient irrigués a partir de l’eau rivière contamines par le cadmium était utilisée pour
l’irrigation des cultures de riz mais aussi comme source d'eau potable durant cette
période. L’une des propriétés du cadmium est cette particularité de se fixer et de
rester longtemps dans le corps humain qui se traduit par un déficit d'absorption du
calcium. La maladie ItaiItai provoque un ramollissement des os et une insuffisance
rénale. Les premiers cas de maladie dus à l'intoxication au cadmium ont été signalés
en 1912. Environ 200 personnes ont été officiellement reconnues comme victimes de
la maladie itai- itai.
La maladie de Minamata
Pendant des décennies, les usines chimiques de la société Shin Nippon Chissoont
déversé du méthyle mercure dans les eaux de la baie de Minamata, un port situé sur
l’île Khushu au Japon (Figure 2).
Figure 2 : L’usine chimique Chisso, Minamata, Japon
Ce polluant a ainsi contaminé l'eau et les fonds marins et par la suite les poissons, puis
les pêcheurs et leur famille qui s'en nourrissaient. Cette contamination a entraîné des
troubles du système nerveux et des malformations conginitales. L'absorption de
mercure par l'organisme provoque des troubles du système nerveux. Le tableau
clinique est celui d'une encéphalopathie diffuse avec atteinte du cervelet avec les
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 suivi de mort (Figure 3)
.Figure 3. Victime de la pollution au mercure à Minamata, Japon
Plus de 2000 cas de ce qu'on a appelé la maladie de Minamata ont été officiellement
recensés mais environ 10 000 personnes auraient été affectées. Les effets de cette
catastrophe se font encore ressentir aujourd'hui puisque la pêche a été interdite dans la
baie de Minamata.
L’Écotoxicologie
Qu’est ce que l’écotoxicologue ?
L’écotoxicologie est une discipline qui évalue les effets des toxiques des substances qui
provoquent des altérations ou des perturbations des fonctions des organismes vivants
conduisant à des effets nocifs dont le plus grave est la mort. Ce terme regroupe les
populations, les communautés et les biocénoses au sein des écosystèmes, les voies de
transfert des contaminants et leur interactions sur l’environnement (Truhaut,
1974, 1977). Elle regroupe des études physico-chimiques, permettant de décrire le
milieu étudié et de définir son niveau de contamination, ainsi que des études
biologiques afin de déterminer la qualité du milieu. L’écotoxicologie peut intervenir à
différents niveaux d’organisation biologique : moléculaire, subcellulaire et cellulaire,
tissulaire, de l’organisme, de la population et de l’écosystème
Définitions
Le terme écotoxicologue a été introduit la première fois en 1969 par René Truhaut,
toxicologue français, et définit par Forbes et Forbes cette notion : C’est une discipline
qui est interface entre l’écologie la toxicologie et la chimie de l’environnement.
L’écotoxicologie est un domaine très large, qui englobe à la fois le devenir des
contaminants dans l’environnement (chimie), leurs effets toxiques sur les organismes
vivants pris individuellement (toxicologie* animale et végétale), mais aussi sur les
populations ou sur les communautés (domaine de l’écologie).
1 Ecologie
Étymologiquement : Sciences de l'habitat La science globale des relations des des
interactions de toutes sortes entre organismes avec leur monde extérieur environnant
dans lequel sont inclues au sens large toutes les conditions d'existence. (Haeckel, 1866)
2 Toxicologie
L'étude des effets délétères (effets négatifs) des produits chimiques sur l’organisme
vivants. (Se concentre sur les individus et permets de mieux connaître les mécanismes
de toxicité), les moyens de les déceler et les procédés thérapeutique destiné à les
combattre (Klaagen et Eaton, 1991)
3 Chimie de l’environnement
L’étude de la présence des composés chimiques dans le milieu, et de leur distribution
dans les différents compartiments, ainsi que leurs propriétés physicochimiques dans le
milieu
Quelques définitions
L’écotoxicologie est concernée par les effets toxiques des agents chimiques ou
physiques sur les organismes vivants, spécialement sur les populations et les
communautés à l’intérieur des écosystèmes et elle inclut les interactions de ces agents
avec l’environnement et leurs voies de transfert. (Butler, 1978)
• Etude des effets directs ou indirects et différés des polluants toxiques sur les individus les
populations et les biocénoses
• Étude des entrées des polluants, de leur distribution et de leur devenir (transfert,
transformation et dégradation) dans l'environnement biologique (chaînes trophiques) et
de leurs effets écologiques et toxicologiques sur les populations, les communautés et les
écosystèmes naturels
• C’est une science pluridisciplinaire. Elle étudie au sein des écosystèmes les interactions entre
les espèces et le milieu et fait appel à l’écologie. Elle étudie les effets des polluants sur les
organismes vivants et fait appel à la toxicologie. Enfin, elle étudie les polluants et leur dispersion
dans le milieu et fait appel à la chimie.
• Etude des polluants dans les écosystèmes préciser les modalités et mécanisme de la
contamination des divers écosystèmes et de la biosphère, leur circulation et leurs
transformation biogéochimiques préciser les effets biocénotiques ainsi que les
perturbations qu’ils induisent dans les processus écologiques fondamentaux en
particulier ceux qui assurent la productivité biologique des écosystèmes
• Le risque lié à une substance toxique dans un écosystème apparaît quand cette substance est
présente dans l’environnement à des concentrations susceptibles d’induire des effets
délétères. On parle alors de micropolluants
.
Qu’est ce qu’un polluant ?
Le terme polluant se rapporte aux substances présentes dans l’environnement, en partie à
cause des activités humaines et qui ont des effets délétères sur les organismes vivants.
La pollution : Introduction directe ou indirecte, par suite de l’activité humaine, de
substances ou de chaleur dans l’air, l’eau ou le sol, susceptibles de porter atteinte a la
santé humaine ou a la qualité des écosystèmes (aquatiques ou terrestres), qui entrainent
des détériorations aux biens matériels
Principaux polluants environnementaux
• Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)
• Les Polychlorobiphényle (PCB)
• Les Dioxines
• Métaux lourds
• Pesticide
Comment surveiller la qualité de l’environnement ?
Deux catégories d’indicateurs
Ø Détection des polluants et quantifications dans les milieux physiques et biologiques :
Chimie
Ø Évaluation des effets des pollutions sur les organismes vivants
a- Sur les individus
b- Sur les populations et/ou les communautés
L’approche chimique
Détection et quantifications des polluants
Utilisation de techniques analytiques donnant des informations sur la nature des
molécules et leurs concentrations
- précision - sensibilité – reproductibilité
En écotoxicologue on a 4 catégories de polluants
Polluants par consommation d’espace vital : Unité industrielle, besoin de l’agriculture
Polluants physiques : Pollution thermique, bruit
L’exemple d’une centrale nucléaire elle va pomper de l’eau dans un fleuve ou une
rivière en amont de la centrale et va utiliser cette eau pour refroidir son cœur nucléaire
et le rejeter en aval a une température de quelques degrés supérieurs
Notion d’intervalle de tolérance pour les espèces
Ce graphe représente le taux de croissance d’une espèce en fonction de la température
La température conditionne la présence du poisson : en été le poisson migre en
profondeur à la recherche de la fraicheur tout fois au printemps il nage en surface la
température est mois élevée aussi la quantité d’oxygène dissous dans l’eau est
inversement proportionnelle à la température.
Par contre pour tout ce qui est espèce fixée sur des substrats ou les végétaux dans l’eau
leur pose un problème. Chaque espèce a un optimum de croissance, au delà de cet
optimum de croissance se trouve les zones de tolérance inferieur et supérieur. Au de-
là de ses zones des perturbations du métabolisme, la croissance est ralenti à cause des
températures. Si on dépasse : Mortalités chez les individus de la population
L'écotoxicologie est une discipline à l'interface de l'écologie et la toxicologie. Un
nombre croissant de toxines (polluants) continuent à contaminer la biosphère d’où
l’avènement de cette discipline. Cependant ces toxines sont des agents polluants de deux
types : soit des agents d'origine artificielle ( médicaments, perturbateurs endocriniens,
etc.) ou d'agents naturels dont l'homme en fait partie. Après la Seconde Guerre
mondiale, le terme "écotoxicologie" apparait en 1969 par le toxicologue français René
Truhaut. Cette discipline a pour objectif l’étude de l'impact de ses molécules chimiques
qu’il s’agisse de polluants naturels ou artificiels produits par l'activité humaine ainsi que
de leurs mécanismes d'action et effets sur les êtres vivants qui peuplent la biosphère par
François Ramade (1977) et Forbes & Forbes. Et ceci sur les différents niveaux
d’organisations allant de l’individu, les populations, les communautés et les
écosystèmes.
L’écotoxicologie peut intervenir à différents niveaux d’organisation biologique : au
niveau moléculaire, cellulaire, tissulaire, organe, population et écosystème.
La toxicité intéresse les niveaux inférieurs d'organisation soit les molécules, les cellules,
les tissus, les organes et les individus. 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). Mais, l'écotoxicité les niveaux
supérieurs d'organisation comme les populations et les peuplements parce que des
perturbations majeures des organisations supérieures des écosystèmes peuvent avoir des
conséquences notables sur les milieux physicochimiques (biotopes) qui les abritent. A ce
niveau se situe la synécologique, c'est-à-dire au niveau des mosaïques d'écosystèmes (ou
paysages) et de la biosphère tout entière.
Dans les faits, la toxicologie s'intéresse le plus souvent à tous les niveaux d'organisation
tant il est évident que l'action d'un toxique sur une population va dépendre de son action
sur les individus et que celle-ci va dépendre de son action au niveau de la cellule et de
ses molécules constitutives.
Le Champ de l’écotoxicologie fait appel a plusieurs discipline comme le montre le
schéma ci après :
Figure : … Le Champ de l’écotoxicologie
Les objectifs de l'écotoxicologie sont : la connaissance, la prévention, les effets et la
durée de la pollution,
Le toxicologue cherche donc à caractériser le risque éco- toxicologique via :
• le danger d'une substance, évalué par des études de toxicité aiguë ou chronique, intrinsèque par
lesquelles les polluants sont introduits et circulent dans les écosystèmes, depuis les milieux
contaminés (air, eaux et sols) jusqu'aux communautés vivantes.
• la probabilité l’exposition à cette substance, qui dépend de ses propriétés physico-chimiques,
des caractéristiques de l'environnement, de la durée d'exposition (continu, occasionnel), la voie
d'exposition (par voie cutanée, orale, ou par inhalation). et l'individu exposé (sexe, âge,
vulnérabilité particulière, etc., ainsi que les conséquences qui en résultent pour les populations
affectées afin d’établir des seuils au dessus desquels une substance et toxique ou au dessous
desquels elle est sans effet.
A l'interface entre la toxicologie et l'écotoxicologie se trouve l’environnement, où l’agro
écosystème prédomine, des intoxications touchant l’homme et les animaux les raisons
pour lesquels l'OMS s’est rapproché.
Éléments de définition
L'écotoxicologie - comme son nom l'indique - tente de combiner deux sujets trèsdifférents :
• l'écologie;
• et la toxicologie est “l'étude des effets nuisibles des produits chimiques sur lesécosystèmes” (Walker et al, 1996).
François Ramade la définit comme science dont l'objet est l'étude des polluants toxiquesdans les écosystèmes et la biosphère tout entière
.Les écotoxicologues se sont d'abord intéressé à l’impact des polluants chimiques, puis,à la radioactivité, les transgènes, les les perturbateurs endocriniens, etc.
Les sources de pollutions étudiées sont : l'industrie, l’energie, les transports, les déchets,pesticides, , gaz à effet de serre..)
Ecotoxicologie Toxicologie Ecotoxicologie
Individu Population Communauté Écosystème
Risque chimique et écotoxicologie
Une substance d’origine anthropique rejetée dans le milieu est un contaminant, si elle
exerce des effets défavorables sur le plan biologique, il s’agit alors d’un polluant
(Moriarty,
1990) ou d’un xénobiotique (Butler & Lowe, 1978). Ce dernier terme désigne toute
substance qui n’existe pas à l’état naturel et qui se caractérise par une forte toxicité à des
faibles concentrations (Ramade, 1998). Les contaminants rejetés dans l’environnement
finissent par se retrouver plus ou moins rapidement dans les milieux aquatiques, en
particulier estuariens et côtiers, où ils peuvent avoir des effets à court et à long terme
(Burton, 1992a).
Substances étrangères aux organismes vivants (xénobiotiques) issues des activités
humaines :
- industrie (chimique et autres), extraction et métallurgie
- agriculture (pesticides : organophosphorés, organochlorés...)
- transports (CO2, oxydes de soufre, d'azote, HAP...)
- matériaux, habitat (COV, CO, particules, Radon.)
- alimentation
Conséquences sanitaires : perturbateurs endocriniens, allergies, génotoxicité
(Cancer), risque tératogène.
Conséquences écotoxicologiques : impact sur les écosystèmes et la biosphère avec
perturbation des cycles biogéochimiques
Contexte nouveau : risque d'attaque chimique et bactériologique contre les
Populations
Risques toxiques et écotoxiques liés aux activités de l’homme (industrie)
L’action des xénobiotiques- sur l'organisme (toxicologie) et sur l'environnement(écotoxicologie)
Évaluation des risques écotoxicologique
L'évaluation des risques (« Risk assessment ») en éco- toxicologie a pour but de
déterminer les effets des polluants sur la santé des espèces et des peuplements dans leurs
habitats naturels. Il est lié à la présence d’un contaminant chimique varie en fonction de
la toxicité intrinsèque de la molécule (ou du mélange), de sa quantité dans
l’environnement (dose d’exposition) et de la fragilité du ou des organisme(s) exposés,
soit par contact direct, soit via la chaîne alimentaire. De grands efforts ont été déployés
en écotoxicologie pour développer et appliquer les biomarqueurs. Cependant, les
biomarqueurs peuvent fournir des indicateurs écologiques, correspondant à l'exposition
ou aux effets des toxiques, demeure fortement controversée. Bien que les biomarqueurs
puissent aider à donner un aperçu des mécanismes des effets observés des substances
chimiques sur la performance de tout l'organisme. Les biomarqueurs fournissent de
meilleures prédictions que s'ils sont utilisés dans un modèle intégrant les mesures de
fitness. Autrement, et étant donné que le but de la biosurveillance environnementale et
de l'évaluation des risques écologiques est de détecter et de prédire les divers impacts
chimiques sur les populations, les communautés et les écosystèmes, les efforts devraient
se centrer davantage sur des méthodes qui amélioreraient directement cette perspective.
.
En perspective
la prise en compte d’éventuel risques corrélés au changement climatique [1] et [11]. En
Europe, la Directive Cadre sur l'Eau (DCE, 2000/60/CE) [12] a pour objectif d'atteindre
d'ici 2030 le "bon état" écologique et chimique pour tous les milieux aquatiques naturels.
Le règlement européen REACH, Registration, Evaluation and Authorization of
Chemicals adopté en décembre 2006 a pour objectif de mieux connaître et maîtriser les
effets des substances chimiques sur la santé et sur l'environnement. Il s'est traduit par la
mise en place d'un système intégré unique d'enregistrement, d'évaluation et
d'autorisation des substances chimiques dans l'Union Européenne.
Comment mesurer la toxicité ?
Les effets toxiques peuvent s’exprimer à court, moyen ou long terme. Ils dépendent du
mode d’action,de la concentration dans le milieu, et des mécanismes de dispersion dans
l’organisme
Toxicité aiguë et toxicité chronique
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 des troubles physiologiques voire à la mort de l’organisme.
Toxicité chronique
La toxicité chronique est une exposition à un polluant, généralement à de faibles
concentrations, mais sur une longue durée. Les effets chroniques sont favorisés par des
contaminants qui s’accumulent durablement dans les tissus de l’organisme.
Différents types d’effets toxiques
Les effets toxiques sont de plusieurs types :
• les neurotoxiques perturbent le fonctionnement ou le développement des cellules
nerveuses. La neurotoxicité est une forme courante de toxicité aiguë ;
• les reprotoxiques* impactent sur les capacités de reproduction ou génèrent des effets
délétères sur la descendance ;
• les génotoxiques* provoquent des dommages du patrimoine génétique (ADN*).
Lorsque ces dommages à l’ADN deviennent héréditaires, on parle alors d’effets
mutagènes ;
• les cancérigènes peuvent induire le développement d’un cancer ou augmenter sa
fréquence d’apparition ;
• les perturbateurs endocriniens interagissent avec l’activité hormonale des organismes
vivants en perturbant la formation, le transport sanguin, la diffusion, l’interaction avec
les récepteurs ou la métabolisation* et l’excrétion des hormones;
• les immunotoxiques provoquent une baisse de la protection immunitaire et rendent les
organismes plus sensibles aux infections microbiennes ou, au contraire, la stimulent
successivement et entraînent des manifestations allergiques.
Les perturbateurs endocriniens
Les glandes endocriniennes sécrètent des hormones qui agissent comme des « messagers
chimiques ».En se liant à des récepteurs spécifiques, les hormones activent les
nombreuses voies de synthèse donnant lieu à la production de protéines indispensables
pour assurer les grandes fonctions physiologiques comme le développement, la
croissance et la reproduction. Différentes fonctions nécessitent des hormones pour
développer des actions vitales pour l’organisme :
Figure 3 : Schéma du système endocrinien et sites d’action possibles desmolécules à effets perturbateurs endocriniens (schéma Y. Levi).
Les perturbateurs endocriniens peuvent agir de trois façons différentes :
- en imitant l’action d’hormones naturelles ;
- en bloquant les récepteurs recevant les hormones dans les cellules, empêchant ainsi
l’action des hormones ;
- en agissant sur la synthèse, le transport, le métabolisme et l’excrétion des hormones,
modifiant ainsi les concentrations circulantes d’hormones naturelles.
Des perturbations endocriniennes dues aux produits chimiques ont jusqu’à présent été
constatées et étudiées sur le système hormonal stéroïdien (estrogènes, androgènes*...) et
thyroïdien.
L'écotoxicologie couvre de nombreux domaines qui inquiètent actuellement l'opinion
publique : la pollution des milieux par les pesticides, l'élimination des déchets solides et
liquides, etc.
La gestion des déchets
La gestion des déchets désigne l'ensemble des opérations et moyens mis en œuvre pour
limiter, recycler, valoriser ou éliminer les déchets, c'est-à-dire des opérations de
prévention, de pré-collecte, collecte, et transport et toute opération de tri, de traitement,
jusqu'au stockage.
Un déchet est « tout résidu d'un processus de production, de transformation ou
d'utilisation, toute substance, matériau, produit ou plus généralement tout bien, meuble
abandonné ou que son détenteur destine à l'abandon » . Autrement dit, tout élément qui
est abandonné est un déchet
Les déchets Biodégradables.
Les déchets d'origine animale ou végétale (déchets organiques), se décomposent
naturellement
Les déchets inertes
Les déchets inertes sont des déchets qui ne se décomposent pas, ne brûlent pas et ne
produisent aucune autre réaction physique, chimique ou biologique de nature à nuire à
l’environnement. Ils ne sont pas biodégradables et ne se détériorent pas au contact
d'autres matières.
Ils proviennent principalement des filières du bâtiment et des travaux publics
Exemples:
béton, briques, tuiles, céramiques, carrelage…) ainsi que des activités liées à la
réalisation et à l'entretien d'ouvrages publics (routes, ponts, réseaux…).
Les déchets recyclables
Un déchet recyclable est un déchet qui peut être transformé en matières premières
secondaires, permettant ainsi la production d’autres produits.
• Les déchets ménagers :Il s’agit de produits non dangereux ni polluants tels que
: le verre, les métaux, les papiers, les plastiques ou encore les matières organiques
• Les DIB (Déchets Industriels Banals): Déchets des entreprises non dangereux.
• Les DBEC (Déchets Banals des Entreprises du Commerce) non toxique.
Exemples : emballages, déchets de bureaux, papiers, cartons, etc…
Les déchets ultimes
Un déchet est dit ultime s'il n'y a aucun moyen de le réutiliser de quelconque façon que
ce soit.
Les déchets dangereux
Un déchet dangereux présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : explosif,
comburant, inflammable, irritant, nocif, toxique, cancérogène, infectieux, corrosif,
mutagène
LE PROCESSUS DE GESTION DES DÉCHETS
• A chaque type de déchet correspond un processus de gestion.
• Afin de bien diriger le déchet dans la bonne filière, un pré tri est nécessaire.
Ce tri va permettre dans un premier temps de séparer les déchets recyclables des déchets
non recyclables et dans un second temps de valoriser énergétiquement le déchet
Les décharges
Les décharges sont aussi appelées centre d’enfouissement technique (CET) ou centre de
stockage pour déchets ultimes (CSDU). La mise en décharge consiste à l’enfouissement
des déchets ultimes qui ne sont pas destinés à être recyclés.
Déchets concernés
Uniquement les déchets ultimes.
• Avantages
Solution pratique
• Solution peu coûteuse
Inconvénients
• Risques de fuites dans les sols et les cours d'eau
• Condamnation de grands espaces
• Dégradation continuelle des déchets enterrés : production de Lixiviats et de gaz
qui doivent continuer à être évacués et traités, pendant des périodes pouvant aller jusqu'à
plusieurs dizaines années
L'incinération
• Est une technique consistant à détruire par le feu et à réduire en cendre les déchets
traités qui sont brûlés dans des fours à une température allant de 700°C à 900° C.
• Déchets concernés
• Les déchets ménagers et les déchets industriels qui appartiennent aux non recyclables
et non valorisables.
• Tous les déchets sont acceptés, excepté les déchets radioactifs et les déchets très
toxique
Avantages
• Permet de lutter contre les dépôts sauvages
• Réutilisation ou recyclage de certains déchets
• Les déchets toxiques ne sont pas mélangés avec les autres ordures
Inconvénients
• Non-ouverte 24h/24
• Obligation de déplacement des particuliers
• Compostage
•
• C’est un procédé biologique contrôlé de conversion et de valorisation des matières
organiques en un produit stabilisé, hygiénique, semblable à un terreau, riche en
composés humiques, le compost. Tout cela en présence d’eau et d’oxygène.
•
• Déchets concernés
• Les déchets compostables et biodégradables.
•
• Conclusion
• Pour éviter de se retrouver envahis par ces déchets et limiter les risques de pollutions et
d'intoxications qui en découleraient, la gestion des déchets est une solution indispensable
pour un développement durable.
•
•
Les métaux lourds
Les métaux proviennent principalement de l’érosion des roches, des sols et des
sédiments à l’état naturel et également leur présence est due aux activités humaines.
Les métaux présents dans l’environnement sont classés selon leur caractère essentiel
ou non. Un métal est considéré comme essentiel si des symptômes pathologiques
apparaissent lorsque sa teneur diminue ou qu’il est absent et disparaissent lorsqu’il est
rajouté. Il faut aussi que les symptômes soient associés à une défection biochimique
(Förstner et Wittmann, 1979). Cependant, un élément essentiel peut également être
toxique lorsqu’il est présent à de trop fortes concentrations.
Selon les critères déjà cités, 17 métaux sont considérés comme essentiels, dont quatre
(Na, K, Ca et Mg) sont présents en grande quantité (supérieurs à > 1 mmole kg-1 de
poids frais) alors que les treize autres (As, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V
et Zn) sont présents à l’état de trace (0,001 à 1 mmole kg-1 de poids frais) ou d’ultra-
trace (< 1μmol kg-1 de poids frais ; Mason & Jenkins, 1995). Les métaux non
essentiels n’ont, à l’inverse des précédents, aucun rôle biologique actuellement connu.
C’est le cas de : Hg, Ag, Cd et Pb (Mason & Jenkins, 1995). Ils sont considérés
comme néfastes dès qu’ils sont présents dans le milieu et entraînent des effets
biologiques délétères à de très faibles concentrations.
La toxicité des métaux dépend de nombreux facteurs. Wood (1974 ; dans Förstner et
Wittmann, 1979) a classé différents métaux et métalloïdes en fonction de leur toxicité
(action chez l’organisme vivant) et leur disponibilité dans l’environnent (Tableau …)
La contamination chimique peut être due à la présence de métaux lourds ou de
composés organiques toxiques.
-Le plomb de tous les métaux lourds toxiques contaminant la biosphère, le plomb
constitue actuellement, au même titre que le cadmium ou l'arsenic et devant le
mercure, le plus préoccupant de ces polluants. La principale cause de pollution par le
plomb les carburants automobiles, la métallurgie et autres activités industrielles.
-Le mercure les biocénoses aquatiques sont particulièrement exposées aux
phénomènes de pollution par le mercure et de bioamplification de cet élément. Cela
résulte de la grande complexité des réseaux trophiques propres aux milieux limniques
et marins ainsi que de leur plus grand nombre de niveaux trophiques que dans les
communautés terrestres.
-Le cadmium est utilisé pour le traitement de surface et dans la fabrication de
peintures, piles tuyaux PVC.
Certains métaux sont des oligo-éléments nécessaires au bon fonctionnement des
organismes mais néanmoins toxiques à forte dose (Ni, Fe, Cu, Zn, …), d’autres sont
inutiles à la vie et toxiques même à très faible dose (Hg, Pb, Cd). Le cadmium (Cd) et
le mercure (Hg) sont nettement plus bioconcentrables que le plomb (Pb).
Le cadmium, comme de nombreux micropolluants, se concentre plus dans les organes
digestifs (hépatopancréas) que dans la chair des organismes.
Bioaccumulation Exemple : cuivre avec huîtres et moule
Les moules utilisent le cuivre et le régulent très bien dans leur chair -> elles sont un
mauvais indicateur de contamination du milieu par Cu (3 à 7 mg Cu /kg de poids sec).
Les huitres par contre le bioaccumulent (plusieurs dizaines ou centaines de mg/kg de
poids sec ), le schéma ci-dessous illustre la bioaccumulation
HAP : sources, caractéristiques et répartition
Les composés organiques sont représentés par plusieurs classes, les alcanes, les
polychlorobiphényles (PCB), les pesticides, les dioxines et les hydrocarbures
aromatiques polycycliques. Ces composés ont des propriétés chimiques diverses. Ils
sont stables, lipophiles et possèdent au moins un noyau aromatique.
Les HAP sont des hydrocarbures formés de cycles benzéniques condensés sous forme
linéaire ou angulaire. Les HAP ont trois origines ; la plus importante est la source
pyrolytique qui correspond à la combustion incomplète de la matière organique à
haute température (Neff, 1979 ; McElroy et al., 1989). La seconde est pétrogénique,
elle correspond à tous les déverssements de pétrole dans l’environnement (naturels ou
anthropiques). Enfin la dernière, moins importante, est la diagenèse précoce,
processus qui transforme les dépôts sédimentaires et les roches en pétrole. (Neff, 1979
;McElroy et al., 1989).
Les apports en HAP dans l’environnement résultent de phénomènes naturels (feux de
forêts, éruptions volcaniques ou fuites de réserves naturelles de pétrole), mais surtout
d’activités humaines, comme la combustion du pétrole, charbon, gaz naturel ou du
bois (sources pyrolytiques) ou encore le déversement de pétrole lors de son
exploitation, de son transport ou lors des opérations de dégazage (sources
pétrogéniques). Les divers processus de formation des HAP génèrent des distributions
différentes pouvant être utilisées comme empreinte moléculaire. Plusieurs indices
(rapport de la concentration entre deux HAP) ont été développés afin de pouvoir
identifier la source des HAP présents dans une matrice sédimentaire. Certains de ces
indices, correspondant aux rapports de concentration entre isomères, sont présentés
dans le tableau I-3.
Figure I-1 : Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).
La préoccupation actuelle vis-à-vis des HAP est liée à leur potentiel cancérigène,
notamment pour les pyrolytiques et plus particulièrement le benzo(a)pyrène. On leur
suspecte également des effets perturbateurs endocriniens.
-Les PCBs Les polychlorobiphényles sont des huiles chimiques de synthèse d'une très
grande stabilité.
Ils sont utilisés dans l'industrie comme agents diélectiques (pyralène des
transformateurs et condensateurs), fluides hydrauliques, fluides ca1oporteurs,
adjuvants dans les lubrifiants, peintures, encres. L'utilisation des PCB est à présent
strictement réglementée.
-Le DDT (DichloroDiphénylTrichloroéthane) est un insecticide organique chloré de
synthèse dont l'efficacité et le faible coût ont largement répandu l'utilisation depuis
1940. Mais sa rémanence et sa toxicité ont conduit à une restriction d'utilisation en de
nombreux pays à partir de 1970.
-Le y-hexachlorocyclohexane (y-HCH ou lindane) Parmi les isomères de
l'hexachlorocyclohexane (HCH), seul l'isomère gamma possède une activité
insecticide. Le lindane est un insecticide chloré largement utilisé, notamment contre
les termites. L'a-HCH, isomère alpha de l'HCH, est un composé chloré de synthèse
qui n'a pas d'activité insecticide. Normalement, il ne doit pas apparaître pour plus de 1
% dans la formulation du lindane
Le mécanisme de transfert d’un polluant dans l’écosystème aquatique
Le comportement d’un polluant en milieu naturel
La toxicité d’un pesticide et d’un métal sur des organismes clés dans la chaîne
alimentaire aquatique. Le suivi de causes à effets sur la survie, la croissance, la
reproduction des organismes et la capacité de la population à se maintenir dans le
temps, lorsqu’elle est exposée à un polluant toxique. Connaitre l’impact du polluant
sur la population humaine est l’objectif de l’écotoxicologie.
Les micropolluants dans les écosystèmes aquatiques
et leur impact sur la santé humaine
Les pesticides et les métaux lourds déversés dans la biosphère
L'écotoxicologie comporte, 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. La technique des biomarqueurs permet de détecter une
contamination du milieu et consiste à mesurer chez les tissus animaux ayant eu
contact avec le polluants chimiques.
Des substances comme les métaux ou les micropolluants organiques de type
hydrocarbures existent sous différentes formes chimiques. Seules certaines formes
qualifiées de biodisponibles sont capables de franchir les barrières biologiques des
organismes et d’y exprimer leur toxicité. Prévoir si un polluant est biodisponible ou
s’il risque de le devenir en fonction de l’évolution du milieu est indispensable pour
estimer les risques environnementaux.