Risques sanitaires lis la prsence de cyanobactries dans leauvaluation des risques lis la prsence de cyanobactries et de leurs toxines dans les eaux destines lalimentation, la baignade et autres activits rcratives

Rapport commun de lAfssa et de lAfsset

agence franaise de scurit sanitaire de lenvironnement et du travail

Juillet 2006

Rapport sur lvaluation des risques lis la prsence de cyanobactries et de leurs toxines dans les eaux destines lalimentation, la baignade et autres activits rcratives

- Juillet 2006 -

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I Coordination scientifique et rdactionnelle Yves Levi (Universit Paris Sud 11) Mathilde Harvey (Afssa) Paulina Cervants (Afsset) I Secrtariat Marie-Claude Deschamps (Afssa) Anne-Laure Riquier (Afsset)

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Composition du groupe de travail Cyanobactries et cyanotoxines de lAfssa Prsident LEVI Yves - Universit Paris Sud 11 Coordination scientifique - Afssa HARVEY Mathilde Secrtariat administratif Afssa DESCHAMPS Marie-Claude Membres du comit dexperts spcialis Eaux de lAfssa BALEUX Bernard - Retrait du CNRS BEAUDEAU Pascal - Institut National de Veille Sanitaire CABILLIC Pierre-Jean - DDASS Morbihan DELATTRE Jean-Marie - Institut Pasteur de Lille DUBROU Sylvie - Laboratoire dhygine de la ville de Paris DUCHEMIN Jean - Agence de leau Seine-Normandie HARTEMANN Philippe - Facult de mdecine de Nancy JOYEUX Michel - Eau de Paris LEROY Pierre - Centre de Recherche et de Contrle des Eaux de la Ville de Paris MONTIEL Antoine - Eau de Paris SEUX Ren - Ecole Nationale de la Sant Publique Membres du comit dexperts spcialis Rsidus et Contaminants physiques et chimiques de lAfssa BAERT Alain - Centre antipoison de Rennes KECK Grard - Ecole Nationale Vtrinaire de Lyon LE BIZEC Bruno - Ecole Nationale Vtrinaire de Nantes Experts auprs de lAfssa BERNARD Ccile - Musum National dHistoire Naturelle de Paris BOUACHA Noureddine - Universit Paris Sud 11 BRIENT Luc - Universit Rennes 1 CODD Geoffrey - Universit de Dundee (Royaume Uni) CROUZET Philippe - Agence Europenne pour lEnvironnement CUN Christine - DDASS Essonne FESSARD Valrie - Afssa HUMBERT Jean-Franois - Institut National de la Recherche Agronomique de Thonon (UMR 42) ITEMAN Isabelle - Institut Pasteur de Paris KRYS Sophie - Afssa LEITAO Maria - Bi-Eau MANSOTTE Franois - DSDS Guyane MOULY Damien - Institut National de Veille Sanitaire PEIGNER Patrick - DDASS Maine et Loire PEIRERA Paulo - Institut national de la sant (Portugal) QUIBLIER Catherine - Universit Paris 7 Musum National dHistoire Naturelle TANDEAU de MARSAC Nicole - Institut Pasteur de Paris WELTE Bndicte - Eau de Paris Participation scientifique - Afssa CAAMAO Delphine DANAN Corinne GALLOTTI Sophie LOZACH Jrme GRIMAULT Laurent THEBAULT Anne

Composition du groupe de travail de lAfsset Cyanobactries et cyanotoxines dans les eaux de loisirs Experts auprs de lAfsset ALLIX Sylvie - DDASS Manche BOUACHA Noureddine - Universit Paris Sud 11 BAAN Robert - Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC)

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DUCHEMIN Jean - Agence de leau Seine-Normandie HARVEY Mathilde - Afssa HUMBERT Jean-Franois - INRA de Thonon LEGEAS Michle - Ecole Nationale de la Sant Publique LEVI Yves - Universit Paris Sud 11 MONFORT Patrick - CNRS Montpellier (UMR 5119) PRAT Maryannick - DRASS Pays de la Loire RIOU Jeanine - DDASS Gard Participation scientifique Afsset CATASTINI Carole DUBOUDIN Cdric LOZACH Jrme MAHE Bruno

Personnalits auditionnes par le groupe de travail AfssaARAUJO Filomena - Ministre de la sant (Portugal) MORIN Jean-Pierre - Service des barrages dpartementaux et des ressources en eau du Conseil gnral des Ctes dArmor NICOLAS Rmy - Service des barrages dpartementaux et des ressources en eau du Conseil gnral des Ctes dArmor Intervenants du Syndicat des producteurs et distributeurs deau (SPDE) Monsieur HELMER - SAUR Monsieur JORET - Compagnie Gnrale des Eaux Madame LENES - Compagnie Gnrale des Eaux Madame RACAUD - SAUR Monsieur TAUDOU - Lyonnaise des Eaux Monsieur VILLESSOT - Lyonnaise des Eaux

Bases de donnes exploites SISE-Eaux Les bases de donnes SISE-Eaux (Ministre de la sant, DDASS, DRASS SISE-Eaux) et SISE-Baignades (Ministre de la sant, DDASS, DRASS SISE-Baignades) colligeant les rsultats du contrle sanitaire des eaux destines la consommation humaine et des eaux de baignade sur le territoire franais ont t exploites dans le cadre du prsent rapport. Par la suite, les termes SISE-Eaux ou SISE-Baignades ont t utiliss. Base de donnes Afssa-Afsset Les deux agences ont collabor pour la cration et lexploitation dune base de donnes relatives aux cyanobactries et cyanotoxines. Elle a pu tre cre grce aux contributeurs suivants : Direction gnrale de la Sant, DRASS et DDASS (notamment des donnes extraites de la base SISE-Eaux)/ Agences de leau Adour Garonne, Artois Picardie, Rhin-Meuse, Seine-Normandie, Rhne Mditerrane Corse/Institut interdpartemental des barrages et rservoirs du bassin de la Seine/DIREN Bretagne/EDF/ Syndicat des producteurs et distributeurs deau (SPDE) / Universit de Rennes 1. Elle est rfrence base Afssa / Afsset dans la suite du prsent rapport. Toute rfrence par des tiers doit comporter la mention suivante : Source Afssa Afsset / Direction gnrale de la Sant-DRASS DDASS / Agences de leau Adour Garonne, Artois Picardie, Rhin-Meuse, Seine-Normandie, Rhne Mditerrane Corse / lInstitution interdpartementale des barrages et rservoirs du bassin de la Seine / DIREN Bretagne / EDF / Syndicat des producteurs et distributeurs deau (SPDE) / Universit de Rennes 1. Base CIBLEX La base CIBLEX [(Beaugelin-Seiller et al. 2004) ; http://www.ademe.fr/htdocs/publications/cataloguedeseditions/cat013.htm ou www.irsn.org/scripts/net-science/publigen/content/templates/show.asp?L=FR&P=2144] a t dveloppe par lADEME et lIRSN sur la base dune tude de suivi mdical de 4769 enfants de moins de 4 ans et 13700 individus de 4 20 ans. Cette base est considre comme reprsentative de lvolution du poids corporel et de la taille des individus en fonction de lge pour la totalit du territoire franais. Ce sont ces relations qui ont t utiliss par les experts de lAfsset pour estimer la concentration maximale tolrable de microcystines dans les eaux de baignade.

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Prambule

Le programme EFFLOCYA initi en 1998 par le ministre charg de la sant et le ministre charg de lenvironnement a permis de mettre en vidence quen France, la prolifration des cyanobactries, capables de produire et de librer des toxines, dans les eaux de baignade ou dans les eaux brutes utilises pour la production deau potable constituait un risque sanitaire mergent en raison de la prsence potentielle de cyanotoxines. Le 22 janvier 2001, le ministre charg de la sant faisant suite aux donnes issues du programme EFFLOCYA, a saisi lAgence franaise de scurit sanitaire des aliments (Afssa) afin deffectuer une valuation des risques lis la prsence de cyanobactries dans les eaux destines la consommation humaine (annexe 1). La mme anne, le Conseil suprieur dhygine publique de France (CSHPF) tait saisi afin dlaborer des recommandations de gestion du risque li la prsence de cyanobactries dans les eaux de baignade. Le 6 mai 2003, le CSHPF a publi des recommandations de gestion des risques sanitaires lis aux prolifrations de ces microorganismes dans les eaux (annexe 2). Le 30 mars 2004, le ministre charg de lenvironnement et le ministre charg de la sant ont saisi lAgence franaise de scurit sanitaire de lenvironnement et du travail (Afsset) afin de procder lvaluation des risques sanitaires encourus par les baigneurs et les autres usagers des plans et cours deau, notamment aprs analyse des donnes recueillies par les services dconcentrs du ministre de la sant, et de proposer des valeurs limites de qualit relatives la concentration de cellules et/ou de toxines dans les eaux de baignade (annexe 3). Les agences ont cr chacune un groupe de travail compos dexperts rassemblant des comptences dans les domaines scientifiques concerns (toxicologues, cotoxicologues, ingnieurs sanitaires, limnologues, analystes, vtrinaires, pidmiologistes, ). Linstallation du groupe de travail de lAfssa a eu lieu le 3 octobre 2003 et celui de lAfsset le 6 octobre 2004. Les dcisions successives dcrivant la composition de ces groupes figurent lannexe 4. Les deux agences ont identifi plusieurs sujets dtude communs aux deux saisines (en particulier lidentification et la caractrisation du danger, la toxicit des cyanotoxines pour lhomme et les valeurs toxicologiques de rfrence, les mthodes de dosage des cyanotoxines et celles permettant le suivi direct ou indirect des dangers, la collecte et le traitement des donnes danalyses des eaux continentales, tous usages confondus, (baignade, pratique de sports nautiques et production deau de boisson), et les questions qui, du fait de la dfinition du champ de comptence respectif de lAfssa et de lAfsset, ont fait lobjet dune valuation spcifique au sein de chaque agence. Il a t convenu, sur proposition et en accord avec les experts, de rpondre aux deux saisines sous la forme dun rapport commun. Ainsi, lAfssa a assur la coordination scientifique des parties ci-dessous : chapitre I Identification des dangers lis aux cyanobactries ; chapitre II Dtection et quantification des cyanobactries et de leurs toxines ; chapitre V Matrise de la contamination de leau destine la consommation humaine par les cyanotoxines ; chapitre VI tat des lieux de recommandations et des rglementations - 2. ; chapitre VII Exposition des populations et apprciation des risques - 1. et 2. ; chapitre VIII Synthse et recommandations - 1, 2.1 et 2.2 . LAfsset a assur la coordination scientifique des parties ci-dessous : chapitre III Caractrisation des dangers ; chapitre IV tat des lieux de la situation franaise ; chapitre VI tat des lieux de recommandations et des rglementations 1. ; chapitre VII Exposition des populations et apprciation des risques - 3. ; chapitre VIII Synthse et recommandations - 2.3 . LAfssa et lAfsset ont conjointement construit une base de donnes partir dun recueil actif des donnes relatives la prsence de cyanobactries et de cyanotoxines sur les cours et plans deau en France et ralis son exploitation dans le cadre du prsent travail.

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La dmarche retenue pour cette valuation est la suivante : examen critique des tudes et rapports dvaluation disponibles et identification des points ncessitant une analyse approfondie ; collecte et traitement statistique des donnes franaises disponibles concernant la contamination des eaux destines aux diffrents usages ; mise en place par lAfssa dauditions de professionnels du traitement de leau et de scientifiques pouvant apporter des lments dclairage. Les groupes de travail de lAfssa et de lAfsset se sont runis respectivement 13 et 4 fois en sances plnires consacres, notamment, la discussion des points du domaine spcifique dexpertise de chacun des groupe. Deux sances plnires communes aux deux groupes de travail, le 4 juillet et le 4 novembre 2005, ont t ddies lexamen du rapport final. Les parties communes du rapport et spcifiques aux eaux dalimentation ont fait lobjet dune validation : par le CES Rsidus et contaminants chimiques et physico-chimiques de lAfssa dans sa sance du 21 septembre 2005 pour le chapitre III Caractrisation des dangers , par le CES Eaux de lAfssa dans sa sance du 15 mai 2006. Dans lattente de linstallation du CES-Eaux au sein de lAfsset et du rattachement du groupe de travail cyanobactries-Eaux de baignade , les parties du rapport relatives aux baignades et autres loisirs ont t valides par le groupe ad-hoc de lagence.

1. Contexte rglementaire en France1.1. Les cyanobactries et cyanotoxinesLes cyanotoxines sont des toxines pouvant tre libres dans les eaux par les cyanobactries, connues aussi sous le nom dalgues bleues-vertes. Ces microorganismes trouvent un terrain de prolifration particulirement favorable dans les eaux continentales moyennement ou fortement eutrophises. La prolifration massive et rapide de ces bactries est, dans certains cas, facilement observable par un changement de couleur de leau et la formation dcume ou mousse. Cependant, labsence dcume ne constitue pas un critre permettant dcarter la prsence ventuelle des cyanobactries et/ou de cyanotoxines. Leur prsence est signale sur tous les continents et la proccupation internationale est croissante vis--vis des risques sanitaires associs. Laugmentation du nombre de barrages rservoirs dans les zones en manque deau et celle des apports nutritifs lis la pollution des eaux de surface contribuent amplifier cette problmatique.

1.2. Contexte rglementaire des eaux de baignade ou de loisirs nautiquesLa qualit de leau de zones de baignade et sports nautiques est rgie par la directive europenne 76160/CEE adopt en 1976. Celle-ci a t transpose en droit franais par le Code de la sant publique (Loi n 2001-398 du 9 mai 2001, Livre III Titre III, chapitre II : Piscines et eaux de baignade (art. L1332-1 L1332-4)). On entend par eaux de baignade les cours et plans deau amnags pour la baignade et/ou la pratique de loisirs aquatiques frquents de manire rptitive par au moins 10 baigneurs au mme instant. Les normes auxquelles les eaux de baignade doivent obir ont t fixes par dcret pris en Conseil dtat. Ces dcrets ne fixent pas de cadre rglementaire pour la surveillance sanitaire des prolifrations de cyanobactries ou de la contamination des eaux par les cyanotoxines. Larticle 8 de la nouvelle directive eaux de baignade, directive 2006-7 CE du Parlement et du Conseil europen du 15 fvrier 2006, insiste sur le risque potentiel li la prsence de cyanobactries et demande ce que des mesures de gestion immdiates soient prises afin de rduire lexposition de la population (Journal Officiel de lunion europenne L 64 du 4 mars 2006). Depuis 2003, la Direction gnrale de la sant publie chaque anne des recommandations de surveillance et de gestion de phnomnes de prolifration de cyanobactries dans les eaux de baignade (circulaire DGS/SD7A 2003-270, 2004/364, 2005/304) sur la base dun avis du Conseil suprieur dhygine publique de France (avis du 6 mai 2003). Ces circulaires prconisent le suivi rgulier des zones de baignades amnages avec plusieurs niveaux dintervention et dinformation au public. Linterdiction de la baignade avec restriction de certaines activits nautiques est prconise lorsque la concentration en microcystine LR dpasse 25 g.L-1. Linterdiction de la baignade et de la pratique des activits nautiques est prconise en cas de prsence dcume ou mousse.

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1.3. Contexte rglementaire des eaux destines la consommation humaineLe paramtre microcystine-LR a t introduit dans le Code de sant publique (CSP) au titre de larticle R.1321-2 lors de la codification du dcret 2001/1220 pris pour la transposition de la Directive 98/83/CE du Conseil du 3 novembre 1998 relative la qualit des eaux destines la consommation humaine. Ainsi la limite de qualit aux points de conformit, base sur les recommandations de lOMS, inscrite lannexe 13.1 du CSP a t fixe 1 g.L-1. Il est prcis en observation pour ce paramtre rechercher en cas de prolifration algale dans les eaux brutes . Ceci entrane des difficults dapplication lies la dfinition dune prolifration algale .

2. Rponse aux saisinesUn tat des lieux actualis des connaissances et les rponses qui peuvent actuellement tre apportes aux questions poses par les saisines font lobjet de ce rapport. Il est constitu de 8 chapitres, dont 4 sont ddis la prsentation de ltat de connaissances, un est consacr la prsentation et lanalyse de donnes recueillies en France pendant la priode 2002 2004, un rsume la rglementation franaise et internationale dans le domaine, un est ddi lestimation de lexposition et du risque, enfin un chapitre rcapitule les recommandations communes et spcifiques aux eaux de baignade et autres loisirs nautiques et aux eaux dalimentation.

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Remerciements

LAfssa et lAfsset remercient le Pr Yves Lvi davoir exerc la prsidence du groupe de travail de lAfssa, et lensemble des experts ayant contribu ce travail et la rdaction du prsent rapport.

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I.

Identification des dangers lis aux cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Les cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Position taxonomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Diversit morphologique et cologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Multiplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Les cyanobactries toxiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Les prolifrations de cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Dfinition des prolifrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Hydrosystmes concerns par des prolifrations de cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Effets indsirables des prolifrations de cyanobactries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Facteurs favorisant les prolifrations de cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Caractristiques des cyanobactries leur confrant une forte valeur slective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Les toxines de cyanobactries ou cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Structures, caractristiques physico-chimiques et persistance dans le milieu des cyanotoxines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Fonction mtabolique et dterminisme de la production des cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Distribution des cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21 21 21 22 22 22 25 25 25 26 26 27 28 28 32 32 37 37 37 37 39 39 40 40 43 47 47 48 50 53 59 59 59 66 70 73 73 76 83 83 83 84 86 86 88 90 90 101 105 105 105 106

II. Dtection et quantification des cyanobactries et de leurs toxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Objectifs et mise en uvre des mthodes de prlvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Objectifs des analyses et dfinition des prlvements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Nature et modalits du prlvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Lieu et profondeur de prlvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Conservation et transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Dtection des prolifrations, analyse des cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Dtection des prolifrations dalgues et de cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Identification et quantification des cyanobactries dans les eaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Dtection et analyse des cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Prparation de lchantillon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Extraction et purification des toxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Identification et dosage des toxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Dtection de la toxicit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III. Caractrisation des dangers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Toxicologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Les hpatotoxines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Les neurotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Les molcules effets irritants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Epidmiologie des intoxications par les cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Intoxications animales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Intoxications humaines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. tat des lieux de la situation franaise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Contexte et mise en place dune base de donnes cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Prlvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Dnombrement et identification des cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Dosage des microcystines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. La base en quelques chiffres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Mthode danalyse statistique des donnes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Rsultats en eaux brutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. Dnombrement cellulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Dosage des microcystines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Rsultats en eaux traites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Dnombrement cellulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Dosage des microcystines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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V. Modalits de matrise des dangers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 1. Prvention et matrise de la croissance des cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 1.1. Actions sur le statut trophique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 1.2. Actions sur le rgime hydrologique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 1.3. Traitements algicides des plans deau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 2. Matrise de la contamination de leau destine la consommation humaine par les cyanotoxines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 2.1. Actions au niveau des bassins de stockage deau brute (de 1 3 jours de temps de sjour). . . . . . . . . . . 120 2.2. Actions au sein des filires de traitement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 VI. tat des lieux des recommandations et des rglementations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Eau de baignade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Pays et instances lorigine de recommandations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Synthse descriptive des recommandations disponibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Eau dalimentation et autres aliments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Recommandations de lOMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Dclinaisons nationales des recommandations de lOMS pour leau dalimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Autres recommandations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Exposition des populations et apprciation des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Les cyanotoxines dans les eaux continentales franaises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Eau et alimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Sources dexposition aux cyanotoxines par voie alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Estimation de lexposition alimentaire aux microcystines et lments dvaluation du risque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Apprciation des situations de dpassement de la limite de qualit rglementaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Relation entre concentrations en microcystines et prsence des cyanobactries dans les eaux brutes destines la production deau dalimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Eaux de baignade et autres activits aquatiques de type rcratives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Modalits de surveillance des eaux de baignade et de loisirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Sources et qualit des donnes utilises pour lestimation des valeurs limites de concentration de cyanotoxines et cyanobactries dans les eaux de baignade et autres loisirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Elments de base considrs pour lestimation des valeurs limites de concentration de cyanotoxines et cyanobactries dans les eaux de baignade et autres activits rcratives . . . . . 3.4. Estimation dune concentration maximale tolrable de cyanotoxines dans les eaux usage de baignade et autres activits rcratives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Principaux enseignements de lvaluation de risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6. Limites de qualit relatives la concentration en cellules de cyanobactries dfinies par une approche probabiliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7. Conclusions et recommandations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII. Synthse et recommandations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Synthse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Que sait-on de la prsence des cyanobactries toxinognes et des cyanotoxines en France ? . . . . . . . 1.2. Que sait-on des effets toxiques de ces composs ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. De quelle faon peut-on tre expos ces toxines ? Des intoxications par les cyanotoxines ont-elles t recenses en France ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Que peut-on dire concernant les risques lis aux cyanotoxines en France ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Quelles sont les possibilits de matrise de lexposition aux cyanotoxines ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. Quels sont les moyens disponibles pour la surveillance des risques lis aux cyanotoxines ? . . . . . . . . 2. Recommandations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Permettre lvaluation des risques lis aux cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Renforcer la prvention et la matrise des risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Recommandations spcifiques aux eaux de baignade et autres activits aquatiques rcratives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 129 129 129 142 145 145 148 153 154 157 157 158 158 161 163 165 167 168 169 169 170 175 177 218 179 183 183 183 184 184 185 185 186 187 188 190 192

IX. Annexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 X. References bibliographiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

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Table des figures

Figure I-1 Figure I-2 Figure I-3

: Structure des microcystines (A) et des nodularines (B). X et Z sont des acides amins variables, R = H ou CH3.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 : Structure de la cylindrospermopsine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 : Structure des molcules danatoxine-a, homoanatoxine-a, anatoxine-a(s), de gauche droite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 : Structure gnrale de la -N-mthylamino-L-alanine ou BMAA (A), agoniste du rcepteur du glutamate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figure I-4 : Structure gnrale des saxitoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Figure I-5 31 31 41 47

Figure I-6 : Structure gnrale de toxines effets irritants dtectes dans les eaux marines : A lyngbyatoxines-a, B aplysiatoxines, C dbromoaplysiatoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figure II 1 : Schma de principe illustrant une variation jour-nuit de la saturation en oxygne et du pH en prsence dune prolifration phytoplanctonique (J. Duchemin, AESN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figure II 2 : Stratgie analytique suivie pour lanalyse des cyanotoxines dans leau et les denres alimentaires, de la collecte de lchantillon au rapport dessai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figure II 3 : Spcificit et sensibilit compares des principales techniques utilises pour la mesure des cyanotoxines. Lchelle des sensibilits sur laxe des abscisses place son extrmit haute la spectromtrie de masse en particulier en tandem (SM/SM) ou haute rsolution (HRSM). Lchelle des spcificits sur laxe des ordonnes spare nettement la spectromtrie de masse ou la RMN, et les techniques non spcifiques telles que le bio-essai souris ou encore la CCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figure IV 1 : Proportions des rsultats de dnombrement dans chaque classe dabondance en fonction du mois sur les trois annes 2002-2004 [rsultats bruts sans modlisation] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53 91

Figure IV 2 : Relation entre nombre de cellules de cyanobactries par mL et concentration en chlorophylle a en g.L-1, estime sur 1 585 rsultats de prlvements [rsultats bruts sans modlisation]. Les donnes sur les eaux brutes des trois annes 2002 2004 et des diffrents usages ont t agrges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Figure IV 3 : Risque (probabilit) de dpassement de la valeur de 20 000 CC.mL-1 en fonction de la teneur en chlorophylle a et du pourcentage reprsent par les CC par rapport au total algal . . . . . . . . . . . . . . 99 Figure IV 4 : Risque (probabilit) de dpassement de la valeur de 100 000 CC.mL-1 en fonction de la teneur en chlorophylle a et du pourcentage reprsent par les CC par rapport au total algal. . . . . . . . . . . . . . 100 Figure IV 5 : Relation entre le nombre de cellules de cyanobactries et la concentration en microcystines sur 946 rsultats de prlvements [rsultats bruts] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Figure IV 6 : Relation entre le nombre de cellules de cyanobactries et la probabilit de dpassement dun seuil sur la concentration en microcystines, labore partir de 946 rsultats de prlvements par rgression logistique (IC95 % = intervalle de confiance 95 %). . . . . . . . . . . . . . . 103 Figure VI 1 : Arbre de dcision pour la classification des sites risques (daprs NHMRC 2004) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Figure VI 2 : Arbre de dcision en Finlande (daprs Rapala et al. 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Figure VI 3 : Arbre dcisionnel aux Pays-Bas (Ibelings 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Figure VI 4 : Arbre dcisionnel en Allemagne (daprs Chorus 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Figure VI 5 : Arbre dcisionnel en France (daprs lavis du CSHPF, 6 mai 2003). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Figure VI 6 : Croissance potentielle dune population de cyanobactries partir dune concentration initiale de 100 ou 1000 cellules des taux de croissance () de 0,1 ou 0,3.j-1 (OMS 1999) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Figure VIII 1 : Proposition de stratgie de surveillance des eaux destines la consommation humaine vis--vis des risques lis aux cyanotoxines. Les frquences proposes sont maintenues tant que deux rsultats conscutifs situs au niveau infrieur nont pas t obtenus . . . . . . . . . . . . . . 191

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Table des illustrations couleurs

Figure A : Exemple de cyanobactrie unicellulaire coloniale. Genre Woronichinia. (Photo Luc Brient, Universit Rennes I). Figure B : Exemple de cyanobactrie organise en trichomes. Genre Aphanizomenon. (Photo Luc Brient, Universit Rennes I). Figure C : Exemple de cyanobactrie organise en filament : gaine visible lextrmit. Genre Phormidium. (Photo Cline Berger, MNHN). Figure D : Trichome de cyanobactrie (genre Anabaena) prsentant un htrocyste (H) et un akinte (A) bien distincts. (Photo Luc Brient, Universit Rennes I). Figure E : Filaments de la cyanobactrie Cylindrospermopsis raciborskii prsentant des akintes A et des htrocystes H (Photo A. Caruana INRA). Figure F : Prolifration de la cyanobactrie Planktothrix rubescens dans le lac du Bourget. La couleur lie de vin de leau est due la phycorythrine prsente en quantit importante chez cette espce. (Photo M. Roux, CSP). Figure G : Prolifration sous la forme dcume de la cyanobactrie Planktothrix agardhii dans un lac de la rgion parisienne. (Photo C. Bernard, MNHN). Figure H : Accumulation de cyanobactries sur la berge dun plan deau. (Photo L. Brient, Universit Rennes). Figure I : Dispositifs de prlvement utiliss depuis la berge (de gauche droite ci-dessus, filet plancton et tube chantillonneur) ou depuis un bateau (ci-contre, bouteille de prlvement de Van Dorn). (Photos M. Leitao, Bi-Eau). Figure J : Immersion du disque de Secchi. (Photo L. Brient, Universit Rennes 1). Figure K : Nombre de prlvements recenss dans la base par dpartement (cumul des annes 2002-2004). Figure L : volution saisonnire des genres de cyanobactries les plus frquemment rencontrs dans la base de donnes (moyenne gomtrique du nombre de CC par mL en fonction du mois de lanne). Les donnes des trois annes 2002 2004 et des diffrents usages ont t agrges [rsultats bruts non modliss].

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Table des tableaux

Tableau I-I Tableau I-II

: Correspondance entre la classification botanique et la classification bactriologique des cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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: Liste non exhaustive des espces de cyanobactries potentiellement toxiques et des toxines ayant dj t associes ces espces en France ou hors de France (N.I.= toxine prsente mais non identifie). Les espces ayant dj t observes en France apparaissent en caractres gras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23-24 : Synthse des toxines identifies en France et distribution dans les autres pays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Tableau I-III Tableau II-I Tableau II-II Tableau II-III

: Modalits et dispositifs de prlvements (daprs Leito & Cout 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 : Caractristiques des fixateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 : Aptitude des mthodes disponibles fournir diffrentes informations. +/- signifie : imparfaitement adapt, +: parfaitement adapt, : inadapt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Tableau II-IV : Exemples de solvants utiliss pour lextraction des diffrentes cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Tableau II-V : Limites de dtection par diffrentes techniques (OMS 2004) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 52 57

Tableau II-VI : Comparaison des mthodes de dtection des microcystines et des nodularines. . . . . . . . . . . . . . . . . . Tableau II-VII : Aptitudes des diffrentes mthodes utilisables en routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tableau II-VIII : Mthodes danalyses normalises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Tableau III-I Tableau III-II : Valeurs toxicologiques pour les microcystines pour diffrentes voies dadministration (orale, IP : intrapritonale, IN : intranasale, IT : intratrachale). MC : Microcystine . . . . . . . . . . . . . . . 63 : Toxicit (DL50 en g.kg-1) chez la souris pour diffrentes voies dadministration des toxines de type anatoxine (Mahmood & Carmichael 1986, Matsunaga et al. 1989, Fitzgeorge et al. 1994) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Tableau III-III : Toxicit spcifique des analogues de saxitoxine, exprime en unit souris (M.U. : Mouse Unit) par mole de toxine (Oshima 1995, Batoru et al. 2005). (* Aprs r-examen, ** Estim par la mesure de GTX1, GTX4 forms par hydrolyse acide) . . . . . 68 Tableau III-IV : Toxicit aigu de la STX chez la souris, par diffrentes voies dadministration (Wiberg & Stephenson 1960) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Tableau III-V : Toxicits orales (DL50 en g.kg-1) de la STX chez diverses espces (McFarren et al. 1960, Mons et al. 1998). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Tableau III-VI : Tableau rcapitulatif des valeurs toxicologiques rpertories. Les valeurs toxicologiques retenues comme valeurs repres sont en gras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tableau III-VII : Intoxications animales en Europe (hors France) documentes dans la littrature scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 75

Tableau III-VIII : Cas rapports ou suspects dintoxications par cyanotoxines dans leau de distribution . . . . . 76 Tableau IV-I : Genres et espces retrouvs dans la base de donnes constitue. 24 taxons sont suivis de sp, tmoignant du fait quune espce du genre considr a t trouve, mais pas identifie. Les genres et espces potentiellement toxiques figurent en gras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Tableau IV-II : Distribution des probabilits de prsence des cellules de cyanobactries prdits pour chaque site de prlvement AEP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Tableau IV-III : Distribution des probabilits de prsence des cellules de cyanobactries prdits pour chaque site de prlvement BLAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

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Tableau IV-IV : Distribution des probabilits de prsence des cellules de cyanobactries prdits pour chaque site de prlvement BLB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Tableau IV-V : Distribution des abondances moyennes de cellules de cyanobactries prdites (cellules.mL-1) pour chaque site de prlvement lorsquelles sont prsentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Tableau IV-VI : Distribution des valeurs de risque de dpassement de la valeur de 100 000 CC.mL-1 prdites pour chaque site de prlvement AEP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Tableau IV-VII : Distribution des valeurs de risque de dpassement de la valeur de 100 000 CC.mL-1 prdites pour chaque site de prlvement BLAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Tableau IV-VIII : Distribution des valeurs de risque de dpassement de la valeur de 100 000 CC.mL-1 prdites pour chaque site de prlvement BLB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Tableau IV-IX : Relation entre abondance et dominance des cellules de cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Tableau IV-X : Caractristiques statistiques de labondance des genres de cyanobactries prpondrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Tableau IV-XI : Relation entre concentration en chlorophylle a et probabilit de dpassement dun seuil (20 000 et 100 000) sur le nombre de cellules de cyanobactries par mL, estime partir de 1 444 rsultats de prlvements. Les donnes sur les eaux brutes des trois annes 2002 2004 et des diffrents usages ont t agrges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Tableau IV-XII : Distribution des valeurs de concentration en microcystines dans les eaux traites. . . . . . . . . . . . . . 106 Tableau V-I Tableau V-II Tableau VI-I : Modalits dactions sur les prolifrations de cyanobactries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 : Efficacit des diffrentes tapes de traitement des eaux sur les cyanobactries et leurs toxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 : Dtermination des catgories de susceptibilit des plans deau usage rcratif (daprs NHRMC 2004) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

Tableau VI-II : Dtermination de la classe de qualit des plans deau usage rcratif (daprs NHMRC 2004) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Tableau VI-III : Valeurs guides et principales recommandations retenues pour diffrents pays (MC-LR : Microcystine LR ; MCs somme des microcystines) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Tableau VI-IV : Description des niveaux de biomasse (Chorus & Bartram 1999). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Tableau VI-V : Limites de qualit pour les eaux dalimentation au Brsil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Tableau VI-VI : Mthodes de dtection des cyanotoxines prconises au Portugal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Tableau VI-VII : Hypothses utilises pour la construction des seuils relatifs aux microcystines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Tableau VI-VIII : Seuils rglementaires ou valeurs maximales admissibles provisoires recommands pour leau dalimentation proposes pour certaines cyanotoxines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Tableau VII-I : Genres potentiellement toxiques de cyanobactries ayant dj t observs en France et toxines associes. En gras, les toxines dj identifies en France (daprs les chapitres I et IV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Tableau VII-II : Consommation deau totale (froide et chauffe) par classes dges en mL.kg-1.j-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Tableau VII-III : Distribution des quotients de danger simuls pour diffrentes classes dge, concernant lexposition aux microcystines par leau dalimentation de distribution publique . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Tableau VII-IV : Scnarios dexposition aux microcystines par leau dalimentation et quotients de danger associs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Tableau VII-V : Distribution du quotient de danger (QD) pour une population ingrant une eau prsentant diffrentes teneurs en microcystine-LR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Tableau VII-VI : Probabilits de dpassement des concentrations de 1 et 2 g.L-1 en eau brute en fonction du nombre de cellules de cyanobactries dnombres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

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Tableau VII-VII : Valeurs paramtriques de volume deau et masse corporelle retenus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Tableau VII-VIII : Valeurs paramtriques prises en compte par diverses institutions pour lestimation des risques lis une exposition la MC-LR par lingestion des eaux de baignade et valeurs retenues pour la prsente valuation de risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Tableau VII-IX : Scnario dexposition aigu : Concentrations maximales tolrables (CMTs) de MC-LR pour leau usage rcratif lors dune ingestion unique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Tableau VII-X : Scnario dexposition aigu : Concentrations maximales tolrables (CMTs) de saxitoxines pour leau usage rcratif lors dune ingestion unique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Tableau VII-XI : Scnario dexposition sub-chronique : Concentrations maximales tolrables (CMTs) de MC-LR pour leau usage rcratif lors dune ingestion deau rpte annuellement . . . 176 Tableau VII-XII : Scnario dexposition chronique : Concentrations maximales tolrables de MC-LR pour leaux usage rcratif lors dune ingestion quotidienne dun adulte de 60 kg . . . . . . . . . 176 Tableau VII-XIII : Scnario dexposition chronique : rpartition arbitraire de la DJT entre leau alimentaire et leau de baignade et dduction des concentrations maximales tolrables dans leau de baignade pour un adulte de 60 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Tableau VII-XIV : Concentrations maximales tolrables calcules pour les diffrentes toxines en fonction du type dexposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Tableau VII-XV : Probabilit de dpassement des limites de qualit relatives aux MCs dans les eaux rcratives prconises dans cette tude en fonction de labondance des cyanobactries . . . 178

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Abrviations

AchE : actylcholine-estrase ADN : acide dsoxyribonuclique AEP : alimentation en eau potable AESN : Agence de leau Seine-Normandie AJMT : Apport journalier maximum thorique AJT : Apport journalier tolrable AOAC : American Organisation of Analytical Chemists (Organisation amricaine de chimie analytique) ASE : accelerated solvent extraction (extraction acclre par solvant) ATX-a : anatoxine-a B1 : toxine B1 BLB : eau de baignade contrle BLAN : eau associe diffrentes activits nautiques BMAA : -N-mthylamino-L-alanine C1 : toxine C1 C2 : toxine C2 CAG : charbon actif en grain CAP : charbon actif en poudre CC : cellules de cyanobactries CEE : Communaut conomique europenne CEN : Comit europen de normalisation CG ou CPG : chromatographie phase gazeuse CCM : chromatographie sur couche mince CLHP : chromatographie liquide haute performance COT : carbone organique total CREDOC : Centre de recherche pour ltude et lobservation des conditions de vie CSHPF : Conseil suprieur dhygine publique de France CYN : cylindrospermopsine Da : Dalton DAD : diode array detector (dtecteur barrette de diodes) DBO : demande biologique en oxygne DL50 : dose ltale 50 % DcSTX : dcarbamoylsaxitoxine DGS : Direction gnrale de la sant DHS : Department of Human Services DIPNR : Department of Infrastructure, Planning and Natural Resources DPIWE : Department of Primary Industries, Water & Environment

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DJT : Dose journalire tolrable DLM : dose ltale minimale DMENO : dose minimale avec effets nocifs observs DoCYN : dsoxycylindrospermopsine DSENO : dose minimale sans effet nocif observ DSEIO : dose sans effet indsirable observ DSV : Direction des services vtrinaires ELISA : enzyme-linked immuno-sorbent assay (Test immuno-enzymatique) FAO : Food and Agriculture Organisation GTX : gonyautoxine HILIC : chromatogrpahie liquide par interaction hydrophile HR-SDM : spectromtrie de masse haute rsolution i.p. : intrapritonale i.v. : intraveineuse i.t. : intratrachale ICBN : International code of botanical nomenclature (Code international de nomenclature bontanique) ICNB : International code of nomenclature of bacteria (Nomenclature Internationale des bactries) INSPQ : Institut National de Sant Publique du Qubec INCA : Enqute individuelle et nationale sur les consommations alimentaires IPFM : intoxication paralysante par les fruits de mer J.O. : Journal officiel KOW : coefficient de partage octanol eau LLE : extraction liquide / liquide LPS : lipopolysaccharides MC(s) : microcystine(s) MC-LR : microcystine-LR MU : mouse unit (unit souris) NEO ou No STX : nosaxitoxine NFU : Nephelometric Formazine Unit (unite nphlomtrique) NHMRC : National Health and Medical Research Council NOD : nodularine OMS : Organisation mondiale de la sant pc : poids corporel PCC : Pasteur culture collection of Cyanobacteria PCR : polymerase chain reaction (raction de polymrisation en chane) PMPOA : programme de matrise des pollutions dorigine agricole PP1 : protines phosphatase de type 1 PP2A : protines phosphatase de type 2 PSP : paralytic shellfish poisoning (intoxication paralysante par les fruits de mer) QD : quotient de danger

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RMN : rsonance magntique nuclaire SEHD : Scottish Executive Health Department (Ministre de la sant ecossais) SDM : spectromtrie de masse SFE : extraction par fluide supercritique SISE : systme dinformation sant environnement SM : spectromtrie de masse SNC : Systme nerveux central SPE : extraction sur phase solide STX : saxitoxine UE : Union europenne UV : Ultra-violet US-EPA : United States Environmental Protection Agency (Agence amricaine pour la protection de lenvironnement) VTR : valeur toxicologique de rfrence WHO : World Health Organisation (Organisation Mondiale de la Sant - OMS)

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Lexique

Analyte Dinophyces Eutrophe

Compos ou mlange de compos soumis lanalyse. Phytoflagells trs importants dans le phytoplancton des milieux marins, mais galement bien reprsent en eau douce. Un plan deau eutrophe se caractrise par une charge leve en lments nutritifs (en particulier en composs dazote et de phosphore) et par une forte production primaire. Ce terme soppose oligotrophe qui caractrise des plans deau pauvres en nutriments et faible production primaire. La msotrophie constitue un tat intermdiaire entre loligotrophie et leutrophie. Membrane enveloppant chez certaines espces de cyanobactries les trichomes de cellules. Ainsi, on parle de trichome quand les cellules sont runies en colonies linaires dpourvues de gaine (ex : genre Planktothrix) et on utilise le terme de filament quand lassociation linaire de cellules est enveloppe dune gaine (ex : genre Lyngbya). Couche deau intermdiaire entre la couche chaude de surface et la couche froide en profondeur dans les lacs stratifis. Dsigne, dans un plan deau, un niveau trophique intermdiaire entre loligotrophie et la mesotrophie. Pigments accessoires la photosynthse, de couleur bleu-vert comme la phycocyanine ou rouge comme la phycorythrine. Organisme unicellulaire dpourvu de vrai noyau et dorganites intracytoplasmiques. Le matriel nuclaire est diffus dans le cytoplasme et non dlimit par une membrane. Les bactries et les cyanobactries sont les principaux groupes de procaryotes existant dans la biosphre. Membranes o se ralisent les ractions de photosynthse. La zone euphotique est dfinie par la profondeur maximale jusqu laquelle la lumire solaire peut pntrer dans leau pour permettre la photosynthse chez les organismes et microorganismes autotrophes.

Gaine

Mtalimnion Oligo-msotrophe Phycobiliprotines Procaryote

Thylacodes Zone euphotique

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I. Identification des dangers lis aux cyanobactries

1. Les cyanobactriesLe terme cyanobactries dsigne des micro-organismes procaryotes Gram ngatif dont la pigmentation peut varier du bleu-vert au rouge. Les cyanobactries sont des procaryotes photosynthtiques, classs du point de vue systmatique dans le rgne des Eubactries. Ces microorganismes ont longtemps t rangs dans le rgne vgtal car ils prsentent, outre des proprits spcifiques des bactries, des caractristiques propres aux algues : la structure cellulaire est similaire celle des bactries et caractrise en particulier par labsence de noyau et dorganites intracellulaires ; comme les algues, la plupart des cyanobactries des eaux continentales possdent de la chlorophylle a, et non de la bactriochlorophylle comme certaines bactries. Elles renferment gnralement, comme autres pigments photosynthtiques, des phycobiliprotines et ralisent une photosynthse productrice doxygne en utilisant leau comme donneur dlectrons. Le terme cyanobactries est actuellement le plus usit, et cest celui qui sera adopt dans ce rapport, mais ces micro-organismes sont galement dnomms, selon des termes plus anciens, algues bleues (blue-green algae des anglo-saxons), cyanophytes ou cyanophyces.

1.1. Position taxonomiqueLa correspondance entre la classification de ces organismes dans le code international de nomenclature botanique ICBN(1) (Greuter et al. 1994) et celle du code international de nomenclature des bactries ICNB (Sneath 1992), est reprsente dans le tableau I-I.

Tableau I-I : Correspondance entre la classification botanique et la classification bactriologique des cyanobactries.Classification botanique Cryptogames Thallophytes Algues Procaryotes Division Classe Cyanophytes Cyanophyces Classification bactriologique

Procaryotes Eubactries Gracilicutes Cyanobactries

lintrieur de la classe des cyanophyces, la classification botanique distingue diffrents ordres (ex : ordre des Nostocales, ordre des Oscillatoriales) et diffrentes familles (ex : lordre des Nostocales comprend les familles des Nostocaces, des Scytonemataces et des Rivulariaces). Environ 150 genres se distinguent, dans lesquels sont rparties plus de 2000 espces. Cette nomenclature correspond globalement la classification en soussections des souches pures de la collection de lInstitut Pasteur (PCC(2)) publie par Castenholz (2001). Dans tous les cas, les noms de genres et despces actuellement utiliss pour lidentification et la systmatique sont ceux emprunts la botanique. La classification suivant le code de nomenclature botanique repose sur des critres morphologiques, qui permettent une identification relativement aise des genres les plus frquemment rencontrs. En revanche, la dtermination de lespce, dlicate et entache dincertitude, reste lapanage de spcialistes.

(1) http://www.bgbm.org/iapt/nomenclature/code/tokyo-e/Contents.htm (2) http://www.pasteur.fr/recherche/banques/PCC

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Selon la nomenclature bactriologique, la classification en espce requiert, en complment, la prise en compte de caractristiques physiologiques, biochimiques et gntiques dtermines sur des souches pures en culture. Les apports de la biologie molculaire la systmatique et la phylognie devraient permettre terme la dfinition dune taxonomie des cyanobactries stable et universelle.

1.2. Diversit morphologique et cologiqueLes cyanobactries peuvent tre : soit unicellulaires, vivant solitaires ou en colonies (figure A livret couleur), soit organises en trichomes, quand le thalle est compos dune srie de cellules sans gaine (figure B livret couleur), soit organises en filaments, quand le thalle est compos dune srie de cellules enveloppes dune gaine (figure C livret couleur). Dans certains genres (ex : Microcystis, Planktothrix), la prsence dans les cellules vgtatives de vacuoles gaz permet ces microorganismes de se positionner diffrents niveaux dans la colonne deau, voire de saccumuler la surface des plans deau, selon leurs besoins en lumire et en nutriments. Deux types de cellules diffrencies prsentant des fonctions particulires sont aussi parfois observes : les akintes (figure D et E livret couleur) sont des cellules de grande taille, paroi paisse, riches en rserves. Ce sont des formes de rsistance qui permettent la survie des cyanobactries sur les sdiments, lorsque les conditions environnementales sont dfavorables leur maintien dans la colonne deau ; les htrocystes (figure D et E livret couleur) sont des cellules paroi paisse, qui sont spcialises dans la fixation de lazote atmosphrique. Les espces qui possdent ces structures sont capables dune autotrophie vis--vis de lazote. Les cyanobactries prsentent des caractristiques cologiques trs varies qui leur ont permis de coloniser la plupart des habitats, aquatiques ou terrestres. Elles sont libres ou vivent en symbiose avec dautres organismes. Un grand nombre dentre elles sont adaptes des environnements extrmes (glaciers, sources chaudes, cendres volcaniques), grce des capacits qui leur permettent de supporter des tempratures leves (genre Synechococcus observ dans des sources thermales plus de 70C), des pH faibles (certaines picocyanobactries sont observes des pH de lordre de 4) ou encore une large gamme dclairements (genre Prochlorococcus pouvant faire de la photosynthse sous des clairements de moins de 1 mol photons.m-2.s-1 et jusqu environ 2000 mol photons.m-2.s-1). En milieu aquatique, les cyanobactries sont planctoniques, cest--dire en suspension dans la colonne deau, ou benthiques quand elles se dveloppent fixes sur les sdiments.

1.3. MultiplicationLa multiplication des cyanobactries est vgtative, cest--dire asexue, et seffectue par division binaire dune cellule mre en deux cellules filles,par bourgeonnement ou par divisions multiples.Selon les espces et les conditions environnementales, les temps de doublement des populations varient de quelques heures plusieurs jours. Les genres unicellulaires peuvent produire des baeocytes (minicellulles) lintrieur de la cellule maternelle. Les individus coloniaux se multiplient galement par fragmentation. Ainsi, les formes filamenteuses produisent des hormogonies (minifilaments mobiles) qui, aprs dtachement du filament, participent la colonisation.

1.4. Les cyanobactries toxiquesLes cyanobactries peuvent produire plusieurs types de toxines agissant sur diffrents organes cibles (foie, systme nerveux). Ces toxines sont intracellulaires et synthtises par les cellules en croissance et sont le plus souvent libres dans le milieu loccasion de la snescence, de la mort ou de la lyse cellulaire. En phase de croissance, les toxines sont essentiellement intracellulaires, moins de 10 20 % de la teneur totale en toxine est extracellulaire (Jones & Orr 1994). Cependant dans certains cas, comme celui de la cylindrospermopsine, une proportion importante de la toxine peut tre libre dans le milieu par les cellules en croissance (Chiswell et al. 1999). Une liste non exhaustive des espces observes en France et susceptibles de produire des toxines est prsente dans le tableau I-II. Une mme toxine peut tre produite par des espces diffrentes. Ainsi, les microcystines ont dj t observes chez des espces du genre Microcystis, mais galement chez des espces des genres Anabaena, Planktothrix ou encore Nostoc. Une mme espce peut produire diffrentes toxines. Cest ainsi quAnabaena spirodes peut produire de lanatoxine-a mais galement des microcystines. Enfin, la quantit de toxine produite par unit de biomasse est trs variable au sein mme dune espce, en fonction des conditions environnementales, de la phase de croissance ou du clone considr.

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Tableau I-II : Liste non exhaustive des espces de cyanobactries potentiellement toxiques et des toxines ayant dj t associes ces espces en France ou hors de France (N.I.= toxine prsente mais non identifie). Les espces ayant dj t observes en France apparaissent en caractres gras.Cyanobactries toxiques Anabaena affinis Anabaena circinalis Anabaena flos-aquae Anabaena hassallii Anabaena lemmerman Anabaena planctonica Anabaena spiroides Anabaena torulosa Anabaena variabilis Anabaena sp. Anabaenopsis milleri Aphanizomenon flos-aquae Aphanizomenon ovalisporum Aphanizomenon sp. Coelosphaerium naegelianum Cylindrospermopsis raciborskii Cylindrospermum sp. Fischerella epiphytica Gloeotrichia echinulata Gloeotrichia pisum Hapalosiphon hibernicus Lyngbya birgei Lyngbya gracilis Lyngbya major Lyngbya majuscula Lyngbya wollei Microcoleus lyngbyaceus Microcystis aeruginosa Microcystis botrys Microcystis farlowian Microcystis flos-aquae Microcystis panniformis Microcystis toxica Microcystis viridis Microcystis wesenbergii Microcystis sp. Nodularia spumigena Nostoc paludosum Nostoc rivulare Nostoc sp. N.I. Anatoxine-a, Saxitoxines, Microcystines Anatoxines (-a, -a(s), -b, -b(s), -c, -d), Microcystines N.I. Microcystines, Anatoxine-a(s) Anatoxine-a Anatoxine-a, Microcystines N.I. N.I. Anatoxine-a Microcystines Anatoxine-a, Saxitoxines Cylindrospermopsine Anatoxine-a Hpatotoxine Cylindrospermopsine, Saxitoxines Anatoxine-a N.I. N.I. N.I. Microcystines N.I. Debromoaplysiatoxine N.I. Lyngbyatoxine-a Saxitoxines N.I. Microcystines Microcystines Ichtyotoxine Microcystines Microcystines N.I. Microcystines, Microviridine Microcystines Anatoxine-a Nodularines N.I. N.I. Microcystines Toxines

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Tableau I-II (suite) : Liste non exhaustive des espces de cyanobactries potentiellement toxiques et des toxines ayant dj t associes ces espces en France ou hors de France (N.I.= toxine prsente mais non identifie). Les espces ayant dj t observes en France apparaissent en caractres gras.Cyanobactries toxiques Oscillatoria formosa Oscillatoria lacustris Oscillatoria limosa Oscillatoria tenuis Oscillatoria nigroviridis Oscillatoria sp. Phormidium favosum Planktothrix agardhii Planktothrix mougeotii Planktothrix rubescens Planktothrix sp. Pseudanabaena sp. Raphidiopsis sp. Schizothrix calcicola Scytonema hofmanni Scytonema pseudohofmanni Spirulina subsalsa Symploca hydnoides Symploca muscorum Synechococcus sp. Trichodesmium erythraeum Umezakia natans Woronichinia naegeliana anciennement Gomphosphaeria naegelianum Homoanatoxine-a N.I. Microcystines Microcystines Oscillatoxine-a Anatoxine-a Anatoxine-a Microcystines Microcystines Microcystines Anatoxine-a Neurotoxine Cylindrospermopsine Aplysiatoxines Scytophycines a et b Scytophycines a et b N.I. N.I. Aplysiatoxine N.I. Neurotoxine Cylindrospermopsine Anatoxine-a Toxines

Points retenir Les cyanobactries sont des microorganismes procaryotes photosynthtiques possdant, entre autres pigments, de la chlorophylle a, comme les vgtaux. Elles sont prsentes dans la plupart des cosystmes. Dans les milieux aquatiques, elles sont benthiques ou planctoniques. Bien que rfrences dans la classification bactriologique, elles sont toujours intgres dans le code de nomenclature de botanique et leur identification au niveau de lespce est difficile. Elles prsentent une grande varit de formes et dorganisations et sont capables de diffrencier des cellules spcialises. Certains genres produisent des toxines, qui sont intracellulaires. Certains genres produisent des mtabolites trs odorants.

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2. Les prolifrations de cyanobactries2.1. Dfinition des prolifrationsDans les conditions environnementales qui leur sont favorables, les cyanobactries connaissent des phases de prolifration massive, aussi qualifie defflorescence ou de bloom. Ces prolifrations se traduisent par la production, sur une courte priode de temps (quelques jours), dune biomasse importante et par une forte diminution de la diversit spcifique dans le compartiment phytoplanctonique puisquune ou deux espces deviennent alors trs largement dominantes. Elles peuvent provoquer une coloration de leau qui dpendra des pigments majoritairement prsents dans lespce dominante (figure F livret couleur). Les espces planctoniques se dveloppent dans lensemble de la colonne deau ou un niveau bien prcis. Dans ce dernier cas, les prolifrations sont le plus souvent observes la surface o elles forment des agrgats flottants appels fleurs deau , cumes ou mousses (figures G livret couleur et H livret couleur). De faon moins frquente, ces phnomnes surviennent en profondeur (entre 10 et 15 mtres) en fonction des disponibilits en nutriments et en nergie lumineuse. Il est trs difficile de dfinir un seuil de biomasse caractrisant lapparition dune prolifration. En effet, celui-ci devrait dpendre du statut trophique de lcosystme aquatique concern. Ainsi, dans les milieux oligomsotrophes comme les grands lacs alpins, des concentrations en chlorophylle-a de 30 50 g.L-1 reprsentent des valeurs trs leves de biomasse. En revanche ces mmes valeurs sont considres comme faibles ou moyennes dans les milieux eutrophes. Il faudrait donc prendre galement en compte lvolution temporelle de la biomasse pour dfinir une situation de prolifration. titre dexemple un doublement du nombre de cellules se produisant en une semaine est considr par certains observateurs comme une situation dalerte ncessitant le dmarrage dune surveillance confirmant ou infirmant la poursuite du phnomne. De plus, la disparition des prolifrations peut se produire trs rapidement. Bien que ce terme soit indiqu dans la rglementation, il nexiste pas de dfinition internationale de la prolifration de cyanobactries . Les prolifrations de cyanobactries apparaissent comme des phnomnes de nature dynamique quil nest pas possible, en ltat des connaissances scientifiques, de caractriser avec prcision par des valeurs seuils de nombre de cellules ou de temps de doublement. Les phnomnes tant gnralement trs rapides, lobservation de la dynamique des populations se fait par la mise en uvre dun programme dchantillonnage et de dnombrements dont la frquence permet de constater le dbut de la cintique de croissance. La meilleure connaissance possible de lhistorique et de lvolution de la qualit et du comportement de la ressource permet de mieux dfinir les priodes critiques.

2.2. Hydrosystmes concerns par des prolifrations de cyanobactriesDes prolifrations de cyanobactries ont t rpertories dans le monde entier, sous toutes les latitudes et jusquen moyenne altitude. Des prolifrations despces benthiques sont observes dans des rivires lentes et dans des lacs. Dans ce cas, elles ne surviennent que dans la zone euphotique, cest--dire en gnral le long des berges. Les eaux souterraines non influences par des eaux de surface ne sont pas concernes en raison de labsence de lumire. Il en est de mme pour les rservoirs deau potable totalement obscurs. Dans le cas o ils seraient clairs, un risque ponctuel de prolifration ne peut pas tre exclu si du phosphore biodisponible est prsent. Les bassins de traitement des stations dpuration des eaux uses par lagunage sont parfois lobjet de prolifrations et peuvent contribuer lensemencement des hydrosystmes rcepteurs en cyanobactries ainsi quen toxines. Vasconcelos et Peirera (2001) ont observ au Portugal la dynamique dune telle prolifration et mesur dans le bassin des concentrations en hpatotoxines de lordre de 50 g quiv. MC-LR.L-1.

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2.3. Effets indsirables des prolifrations de cyanobactriesLes effets de ces prolifrations, quand elles sont particulirement massives, sont multiples : Sur lenvironnement et le cadre de vie : modification de laspect de la ressource par une coloration inhabituelle (bleue, rouge ou verte), des irisations en surface et/ou des masses dcume se dplaant au gr des vents ; nuisance olfactive lors de la dcomposition de la prolifration. Sur les organismes du milieu : perturbation de la biodiversit de lcosystme aquatique ; perturbation des rseaux trophiques aquatiques car les cyanobactries sont peu ou pas consommes par le zooplancton et leur prolifration seffectue le plus souvent au dtriment du dveloppement des autres microorganismes photosynthtiques (comptition pour les nutriments et la lumire) ; mortalits de poissons, par intoxication ou diminution de la teneur en oxygne de leau, mortalits doiseaux, par intoxication directe ou via leur alimentation (mollusques, poissons,), intoxication danimaux domestiques ou sauvages par abreuvement proximit dcumes toxiques (Briand et al. 2003). Sur les usages anthropiques de leau : coloration, odeur et texture de leau pouvant dcourager la baignade ; troubles cutans ou des muqueuses suite des baignades dans des eaux affectes par des efflorescences ; perturbation du fonctionnement des procds de traitement des eaux dalimentation, notamment mcaniquement par colmatage des filtres ou des membranes, ou par consommation accrue en ractifs de traitement et gnration de sous-produits de dsinfection et par drglement des ractions de floculation par suite des changements rapides de pH des eaux entrant dans la filire ; dgradation, par la prsence de mtabolites odorants, de la qualit organoleptique des eaux dalimentation mal traites ; induction de risques sanitaires par ingestion, inhalation ou exposition par dialyse si les toxines sont mal limines ; perturbation des appareillages de dialyse par colmatage acclr, si le traitement en amont est insuffisant.

2.4. Facteurs favorisant les prolifrations de cyanobactriesLes prolifrations de cyanobactries sont le plus souvent associes, selon la communaut scientifique, trois facteurs principaux : des concentrations leves en nutriments dont le phosphore et/ou lazote qui sont souvent les lments nutritifs limitants dans les plans deau (Chorus & Mur 1999, Deppe et al. 1999) ; une stabilit leve de la colonne deau au moment du dveloppement de lefflorescence et dans la priode prcdant cet vnement ; ainsi que les conditions mtorologiques favorables : luminosit, temprature. Concernant le premier facteur, la thorie dveloppe par Tilman (1982) puis reprise par beaucoup dautres auteurs (Interlandi & Kilham 2001), prdit que la diversit dune communaut est positivement corrle au nombre de nutriments niveaux limitants dans le systme o se trouve cette communaut. Huisman et al. (2001) ont montr que la comptition pour les nutriments mais aussi pour la lumire pouvait gnrer des oscillations et des fluctuations chaotiques dans labondance, qui permettent la coexistence de nombreuses espces. En revanche, en situation de ressources non limitantes, la slection de lespce la plus adapte aux conditions du milieu se traduira par sa dominance au sein de la communaut. Concernant la stabilit de la colonne deau, le mme type de mcanisme peut tre voqu et une forte stabilit permet la slection des espces les plus comptitives. En revanche, des perturbations intermdiaires gnrent des changements dans la dominance des espces et favorisent ainsi la richesse et la diversit spcifique (Barbiero et al. 1999, Flder & Sommer 1999). Concernant les concentrations en nutriments, la plupart des prolifrations de cyanobactries surviennent dans des milieux eutrophes dont les charges en phosphore, principalement sous forme orthophosphates sont leves (> 50 g.L-1 en P). Cest pourquoi la rduction des charges en nutriments, et surtout des apports en phosphore,

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est considre comme une priorit pour prvenir le dveloppement de prolifrations de cyanobactries (Chorus & Mur 1999, Deppe et al. 1999). Cependant un tat oligotrophe ne met pas systmatiquement labri de prolifrations de cyanobactries, comme le montrent les travaux de Mez et al. (1997) en Suisse. De mme, malgr une forte diminution amenant les concentrations en phosphore dans le lac du Bourget de 120 30 g.L-1, celuici connat depuis quelques annes des perturbations importantes lies une cyanobactrie toxique,Planktothrix rubescens. Celle-ci se dveloppe chaque anne dans le mtalimnion o elle bnficie de suffisamment de lumire et dapports en nutriments depuis les couches plus profondes (Humbert et al. 2001b, Jacquet et al. 2005). Concernant la stabilit de la colonne deau, de nombreux travaux dcologie comparative ont soulign le rle fondamental de ce facteur dans le dveloppement des prolifrations de cyanobactries (Jacoby et al. 2000). Visser et al. (1996) ont montr que le brassage artificiel des plans deau peut permettre de prvenir la prolifration de certaines espces de cyanobactries et daugmenter la diversit spcifique des communauts phytoplanctoniques dans la colonne deau. Elle peut aussi tout simplement homogniser la composition de leau, rduisant ainsi une partie des problmes rencontrs dans la prparation deau de distribution. Nanmoins, la dstratification peut aussi, dans certaines conditions, favoriser certaines espces de cyanobactries comme Planktothrix agardhii qui semble peu sensible ce facteur.

2.5. Caractristiques des cyanobactries leur confrant une forte valeur slectiveCertaines conditions environnementales conduisent des situations de fortes comptitions entre microorganismes autotrophes. Ces situations provoquent, par exclusion comptitive, la slection de lespce la plus performante dans les conditions du milieu. Concernant les comptitions pour lutilisation des nutriments et de la lumire, trois aptitudes semblent plus particulirement confrer un avantage slectif important aux cyanobactries : la rgulation de la flottaison permet certaines espces dajuster leur position dans la colonne deau grce des mcanismes physiologiques particuliers tels que la prsence de vsicules gaz et la prsence de rserves qui servent de ballast. Ainsi, les cellules peuvent se dplacer de la surface, o elles profitent au mieux de lnergie lumineuse, vers des couches deau plus profondes, jusquau niveau des sdiments si les concentrations en nutriments y sont plus leves du fait de relargages en conditions rductrices voire anoxiques. Elles peuvent aussi occuper, pendant plusieurs mois, une couche bien prcise dans la colonne deau, lexemple de P. rubescens qui occupe prfrentiellement le mtalimnion. Dans certains cas, elles saccumulent en surface pour former une cume. Cette stratgie permet alors ces espces dliminer leurs comptitrices en leur interdisant laccs la lumire (exemple de Microcystis). Enfin, ce contrle de la flottaison limite les pro