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.