1Contenu du cours ecotoxicologie générale L3/Protection/Production

Introduction générale. La pollution de la biosphère

1.1. Définition de quelques notions.

1.2. Causes essentielles de la pollution de la biosphère.

1.1.1. Les combustibles fossiles

• le charbon

• le pétrole

• l’énergie nucléaire.

1.2.2. L’industrie chimique moderne

• Evolution de la production chimique.

• Pollutions engendrées par l’industrie chimique.

• les métaux lourds ou éléments traces.

• les micropolluants industriels.

1.2.3. L’agriculture moderne

• Les engrais.

• Les pesticides.

• les pesticides organochlorés.

• les pesticides organophosphorés.

• les autres pesticides

1.3. Classification des polluants.

• Critère de classification.

1.4. Mécanismes de dispersion, de circulation et de transfert des polluants.

• Circulation atmosphérique des polluants.

• Transfert des polluants et contamination de la biomasse.

• Circulation des polluants dans les réseaux trophiques.

1.5. Effets des polluants sur les populations

• Evaluation de la toxicité d’un polluant : les tests d’écotoxicité, les paramètres. Ecotoxicologique et leur

détermination.

• Effets des polluants sur l’interaction entre les populations de deux espèces.

• Adaptation des populations aux polluants : tolérance et résistance.

Chap2/.Notion de toxique et ses implications écologiques

2.1. Notion de substance toxique.

2.2. La relation dose réponse.

2Chap.3.Influence des facteurs écologiques sur la manifestation de la toxicité.

Chap.4. Monitoring des polluants

• Monitoring des polluants dans les biotopes.

• Contamination des organismes : utilisation d’espèces bioindicatricesen milieu. aquatique et terrestre.

• Bioessais.

• Indicateurs physiologiques et biochimiques en écotoxicologie.

3Introduction generale

• Fin des années 60 : prise de conscience de l’ampleur et de la gravité de pollution de l’écosphère.

• Intensification des recherches consacrées aux problèmes de pollution des milieux naturels.

• Toxicologie de l’environnement (Truhaut, 1974).

Extension de l’étude des toxiques dangereux pour la santé humaine à celle de leur devenir dans les divers

milieux et des transformations biogéochimiques susceptibles de rendre leur exposition plus dangereuse.

Etude des polluants menaçant la santé publique, présents dans l’environnement immédiat de l’Homme, et de

leur devenir dans les chaînes alimentaires.

• Ecotoxicologie en tant que science écologique.

Etude des polluants dans les organismes et les écosystèmes, y compris dans ceux moins marqués par

l’action anthropique.

Objectif de l’écotoxicologie : préciser les modalités et les mécanismes de. contamination des divers

écosystèmes et de la biosphère par les principales catégories de polluants toxiques :

• circulation et transformations biogéochimiques des polluants dans les écosystèmes.

• effets biocénotiques et perturbations induites dans les processus écologiques fondamentaux.

Champ et finalité de l’écotoxicologie.

• Etude des polluants directement ou indirectement toxiques, excluant d’importantes catégories de polluants

dont les effets écologiques ne résultent pas de phénomène de toxicité (pollution par gaz à effet de serre,

pollutions thermique des eaux, pollutions des eaux continentales par les Phosphates).

• Prévision des impacts potentiel de la pollution d’un écosystème donné (ou d’une fraction de l’écosystème -

individu, population et communauté - par un produit chimique nouveau ou par un effluent complexe d’origine

industrielle.

1. La pollution de la biosphère.

Définitions de quelques notions.

1.1. Notion de biosphère. La notion de biosphère, ensemble des êtres vivants sur le globe, remonte à

J.B. Lamarck. En 1875 le géologue autrichien Suess met en parallèle le terme de biosphère avec

ceux d'hydrosphère, d'atmosphère et de lithosphère. EN 1920 vladimir ivanovitch vernadsky

(géochimiste russe) dynamise le terme de biosphère en considerant, outre les êtres vivants, les

éléments du milieu au sein duquel se déroulent les échanges d'énergie et de matière qui

permettent et caractérisent leur fonctionnement. Sous cet angle la biosphère devient un

gigantesque système formé par l'ensemble des écosystèmes du globe.

Au sens strict du terme de la biosphère (ensemble des êtres vivants, végétaux, animaux et micro-

organismes) ne représente qu'une infime partie de la masse globale de la planète car 300x plus

petite que celle de l'atmosphère et 70.000x plus petite que celle de l'hydrosphère.

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1.1.1. Composition et structure de la biosphère.

Composition chimique. Les constituants chimiques de la matière vivante sont nombreux et d'importance

quantitative variable. Le carbone représente l'élément de base de la matière organique. On retrouve

également en quantité non négligeable de l'azote, du phosphore, ainsi que du soufre et du fer en moindre

mesure.

L'abondance de l'oxygène et de l'hydrogène s'explique par la forte teneur en eau de la matière vivante.

Divers sels minéraux comme des chlorures, des bicarbonates et des phosphates de sodium, de potassium,

de calcium et de magnésium, tous solubles dans l'eau, jouent un rôle important dans la physiologie des

organismes.

En quantité très faible on retrouve également le bore, aluminium, le zinc, le cuivre, le silicium, le gallium, le

molybdene, le manganèse, le cobalt et l'iode.

Par ailleurs l'implication de ces éléments dans des molécules simples (urée, sucres, acides aminés, acides

gras), parfois très complexes (polymères glucidiques et protidiques et ADN) rend la matière vivante encore

plus originale.

On peut dire que la présence constante de ces types de molécules chez tous les êtres vivants découle de

leur commune origine.

• Diversité morphologique et fonctionnelle des êtres vivants.

Les êtres vivants présentent une diversité morphologique considérable. Résultat de l'évolution biologique

qui se déroule sur notre planète depuis des milliards d'années. La biosphère telle qu'elle nous apparaît

aujourd'hui est le résultat d'un nombre immense de transformations.

Le mécanisme de ces changements par l'intermédiaire des mutations, de la recombinaison génétique et de

la sélection fait ressortir le rôle des facteurs du milieu. Les modifications continuelles du climat de la

planète sont à l'origine de l'orientation de continuelles transformations de l'ensemble des flores et des

faunes.

• Heterogeinité spatiale de la biosphère.

La terre, cas unique dans le système solaire, possède une dynamique qui détermine à sa surface une

heterogeinité spatiale et temporelle des facteurs ambiants. Le rythme quotidien du jour et de la nuit, les

variations saisonnières dans l'année, et les différences de latitudes affectent le rayonnement solaire reçu

par la surface de la terre, les températures, les précipitations, l'humidité de l'air, les vents, FAutrement dit

les diverses régions du globe sont soumises à des climats qui diffèrent à la fois par les moyennes et les

fluctuations des principaux facteurs du milieu.

Par ailleurs la zonation géographique des facteurs physiques et chimiques des grands milieux naturels

détermine l'existence d'unités taxinomiques au sein d'ensembles bioclimatiques appelés biomes.

Exemple biomes terrestre : La foret tropicale, la steppe, le désert chaud, savane,

Exemple biomes aquatique ducalquicole ou marin.

51.1.2. Fonctionnement de la biosphère.

Le fonctionnement de la biosphere est la résultante du fonctionnement de tous les êtres vivants qui la

composent. Il se manifeste par des transferts continuels de matière et d'énergie entre le milieu physico -

chimique ambiant et les organismes d'une part, et entre les organismes d'autre part.

• Structure fonctionnelle de la biosphère. Grâce à l'énergie photonique du soleil, le co2, en se combinant

avec l'eau (H2O) donne des précurseurs organiques à partir desquels se forme, avec les sels minéraux

(nitrates et phosphates divers), toutes les molécules complexes de la matière organique vivante.

Les producteurs regroupent l'ensemble des végétaux chlorophylliens capables de matérialiser l'énergie du

soleil en énergie chimique de nature organique.

Les consommateurs regroupent les êtres vivants, animaux, champignons, bactéries ou tout être non

chlorophyllien, qui transforment cette matière organique pour leur propre métabolisme. Exemple les

herbivores consommateurs de végétaux, des carnivores consommateurs d'autres carnivores.

Décomposeurs On donne ce nom aux micro-organismes qui sont prédominant dans le fonctionnement du

point de vue quantitatif mais qui ne sont pas moins des consommateurs de matière organique morte.

• Production primaire et flux d'énergie.

L'ensemble des formations végétales photosynthétiques de la biosphère conduit à une production totale de

180,6 x 10°9t de MO (poids sec) ou 85,6 x 10°16 Kcal dont :

138,8 x10°9t pour les formations continentales.

41,8 x 10°9t pour les formations marines.

La répartition géographique de ces différentes productions, en se fondant sur les données climatiques et

les différentes études ponctuelles en divers points du globe, montre que les terres sont en moyennes plus

productives que les océans.

Par ailleurs il apparaît que la productivité diminue plus ou moins régulièrement de l'équateur vers les pôles.

(du chaud vers le froid )

Les zones d'égale productivité correspondent sensiblement aux grandes zones de végétations.

Dans les océans le gradient de productivité est inversé. Les mers froides étant plus productives

(mouvements ascendants de l'eau qui ramène vers la surface des sels minéraux dissous)

1.1.3. Cycle biogéochimiques.

Les flux d'énergie qui traversent la biosphère ont pour support, après le rayonnement solaire, la MO des

êtres vivants et de leurs aliments.

Principaux éléments chimiques constitutifs de la MO : C, N, P, O, H.

Ces éléments peuvent être suivis et dosés dans le milieu ambiant, en dehors des organismes vivants.

Donc il est possible de définir les cycles biogeochimiques et les modalités de fonctionnement à la fois

qualitativement et quantitativement de la biosphère comme celles de tout écosystème isolé.

• Intérêt. Faire ressortir l'importance relative de la matière vivante présente dans la planète.

6C'est par ailleurs l'équilibre entre la production, d'une part, l'ensemble de la consommation et de la

décomposition, d'autre part, qui règle le fonctionnement des écosystèmes et, par eux, de la biosphère.

• En cas de surconsommation il y a appauvrissement voire une désertification du milieu.

• En cas de surproduction il se produit un phénomène de fossilisation.

1.1.4. L'homme et la biosphère.

Depuis toujours l'homme utilise et développe des techniques pour exploiter son milieu à son propre profit,

cependant ces dernières décennies et surtout depuis le vingtième siècle son efficacité est telle qu'il arrive à

perturber le milieu environnant à des échelles atteignant maintenant celle de la planète tout entière.

L'augmentation continue des émissions de CO2, en rapport avec l'oxydation des combustibles fossiles, n'a

aucune incidence à court terme, mais il est à prévoir qu'à long terme les répercussions sur l'élévation de la

température moyenne du globe par effet de serre, entraînent une fonte des glaciers et par-là une

submersion de nombreux territoires de basse altitude

Plus directes sont les menaces qui pèsent sur la biosphère par les émanations de molécules toxiques

issues des industries chimiques.

La multiplication des produits radioactifs à usage civil et militaire dont le pouvoir destructeur est sans

commune mesure en cas de conflits armes ou d'accidents de centrales nucléaires.

De ces dangers que les diverses pollutions font courir à l'existence même de la vie les images d'accidents

que l'on déplore hélas très souvent.

1.2. La notion de polluant toxique.

1.2.1.Definition. L'ecotoxicologie peut se définir, de la façon la plus simple, comme l'étude des

conséquences écologiques de la pollution de l'environnement par les substances toxiques.

Elle étudie les perturbations fonctionnelles (ecophysiologiques) 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(demoecologie).

L'objet majeur de l'ecotoxicologie est l'étude des effets des polluants sur les écosystèmes et la biosphere

tout entière.

Polluer veut dire "souiller" ce verbe prend le sens de "dégrader" un milieu, qu'il soit naturel, urbain ou

agricole.

On désigne sous le terme de "polluant toute substance artificielle produite par l'homme et dispersée dans

l'environnement. Mais aussi toute modification affectant le taux ou (et) les critères de répartition dans la

biosphère d'une substance naturelle propre à tel ou tels milieux.

2. Principales sources de pollution

Croissance quantitative et qualitative de la pollution de l’écosphère

• augmentation de la production et de la consommation par tete d’habitant

• diversification incessante des substances polluantes (environ 1 millier de substances organiques

nouvelles/an - PNUE, 1983)

73 causes principales de contamination de l’écosphère dans la civilisation industrielle

• la production d’énergie

• les activités de l’industrie chimique

• les activités agricoles

2.1. La production d’énergie, source essentielle de pollution. Les combustibles fossiles

a) Le charbon

• Apparition des 1ères pollutions atmosphériques à partir du XVIIIe siècle( besoins en combustibles des

citadins -smog londonien XIXe siècle :début de la grande industrie et des nouveaux modes de transport

(chemin de fer, navires à vapeur)

besoin accru en combustibles fossiles

•1900 : 90% des besoins mondiaux en énergie couvert par le charbon contre 4% pour le pétrole

• 1929-1971 : accroissement de 70% de la production de charbon, contre 1000% pour le pétrole

• Hausse excessive des prix du pétrole durant les années 80 . diminution progressive de la part des

hydrocarbures au profit dunucléaire ( pays occidentaux) et du charbon (Chine, ex-RDA, Pologne)

b) Le pétrole

• Augmentation considérable de la consommation énergétique durant le XXe siècle (de 1 milliard de tonnes

équivalent charbon (TEC) en 1900 à 12 milliards en 1990)

• Etats-Unis : croissance de 7000% de la consommation en pétrole durant

le XXe siècle

• Production pétrolière mondiale : croissance de 300% entre 1959 et 1979 (3,24 milliards de tonnes/an en

1979)

• 1990 : masse totale de combustibles fossiles brûlés = 11% de la production primaire brute annuelle due à la

photosynthèse de l’ensemble des écosystèmes terrestres

• Intervention des hydrocarbures fossiles à tous les niveaux d’activités :

- 49,6% sous forme de carburant

- 8% sous forme de fuels industriels

- 21,4% sous forme de chauffage

- 13% sous forme de matière première dans l’industrie chimique

- 8% pour usages divers (bitume, F)

8Tab1.Principales causes de pollution associées à l'usage des hydrocarbures

Activité

Cause de pollution Milieu pollué Nature des polluants

Extraction Fuite de puits Oceans Petrole brut

Raffinage Rejet d'effluents

gazeux et liquides

Atmosphere,eaux

continentales et

marines eaux

Divers composés

organiques,mercaptans so2,

PhenolsF

utilisation Combustions

incompletes

atmosphere SO2, oxydes d'azote hydrocarbures

• principal polluant des eaux marines (transit annuel de plus d’un milliard de tonnes par les océans)

• pollution aiguë et chronique sur plus de 60 millions de km2

Exemple de catastrophe écologique liée au pétrole

1. Torrey-Canyon (1967) • 55.000 T près des Iles Scilly (impact sur les peuplements alguaux et

animaux de Cornouaille et Bretagne, sur les populations zooplanctoniques de la Manche et les

larves pélagiques de pilchard)

2. Amoco Cadiz (1978)• 220.000 T sur les côtes nord de la Bretagne (180 km de littoral contaminés,

profondes perturbations de la structure des peuplements benthiques)

3. Exxon Valdez (1989) 35.000 T dans le détroit de Valdez, en Alaska : ~ 500 km de littoral

contaminés, perturbations des communautés marines, des peuplements salmonicoles et des

loutres de rivière à l’embouchure des cours d’eau)

Conditions écologiques défavorables

• faible température printanière.evaporation ralentie des fractions volatiles

• courantologie induisant la contamination d’une vaste zone indentée avec baies et estuaires

• dépôt du pétrole sur les plages de Parcs Nationaux et sur les frayères à saumons

Conséquences écologiques de la pollution océanique par le pétrole

• Effets néfastes sur les végétaux autotrophes marins, par inhibition de l’activité photosynthétique du

phytoplancton

• Phénomène de photo-oxydation produisant des dérivés beaucoup plus toxiques que les hydrocarbures

initiaux

• Induction de perturbation importante des peuplements planctoniques raccourcissement des chaînes

trophiques lors de contamination chronique à faible concentration (50 µgl-1)

• Réduction majeure (90%) des invertébrés inféodés aux substrats durs (Patelles, Haliothis)

• Destruction des herbiers à phanérogames et des récifs coralliens

9•Effet néfaste sur l’avifaune marine (dissolution de la couche graisseuse isolante enduisant le plumage et

ingestion des substances toxiques (de 100.000 à100 Macareux moines des Iles Scilly après le naufrage du

Torrey Canyon)

2.2. L’énergie nucléaire

• Energie provenant de deux processus physiques différents : l’énergie de fission (obtenue par la

désintégration d’isotopes d’uranium ou du plutonium) et l’énergie de fusion (obtenue par réaction de fusion

d’atomes d’hydrogène)

• Utilisation croissante de l’énergie nucléaire, de 1960 à 2000, pour la production d’électricité

• Pollution résultant de 3 causes principales :

- essais d’engins nucléaires (bombes A et H), actuellement interdits

- accidents survenus à des installations nucléaires (ex. Tchernobyl)

- activité nucléaire civile en fonctionnement normal (électronucléaire,applicationsindustrielles, scientifiques ou

médicales) pollution atmosphérique par le radon (mines d’uranium) rejet de gaz radioactifs au niveau des

centrales (krypton 85) effluents liquides renfermant des produits d’activation et de fission

2.3. L’industrie chimique moderne.

• Evolution de la production chimique

• Expansion considérable de l’industrie chimique au cours des dernières décennies .

mise en circulation dans la biosphère d’innombrable composés minéraux et organiques de toxicité souvent

élevée

• 70.000 molécules à usage quotidien dès le début des années 80, et un millier de nouvelles substances

commercialisées annuellement sans identification de leurs effets toxicologiques

• Utilisation courante en métallurgie et électronique de métaux et métalloïdes exotiques absents, ou présents à

l’état de traces, dans les constituants normaux de la matière vivante (Hg, Cd, As, Se, Niobium,Antimoine,

Europium, etc.)

• Environ 5 millions de composés organiques synthétisés jusqu’au milieudes années 80

a) Les métaux lourds.: Les métaux lourds (elements traces) sont formés de 37 éléments chimiques qui ont

une densité supérieure à 5 à l’exception du Ti et du Se. Les principaux elements traces sont:

As, Cd, Cu++, Zn, Ni, Cr, Al, B. Pb, Hg, Ba, Sb, , Ag, Se,

a1/ Arsenic (As).

• Elément naturel existant à l’état de trace dans les lacs et rivières, pouvant atteindre localement des

concentrations élevées lors de présence de mines et de production d’énergie

• Utilisé comme herbicide sous la forme de NaAs ( 8000 tonnes/an + 16000 tonnes/an comme fongicide pour

le bois)

• Peut être méthylé par les bactéries en arsenic méthyl ou diméthyl toxique

• Impureté des engrais phosphorés (risque d’accumulation à long terme dans les sols cultivés)

10a2/ Cadmium (Cd).

•Lipophile (accumulation dans les tissus graisseux)

• Rare en milieu naturel et sans fonction biologique

• Provient naturellement des activités volcaniques

• D’origine anthropique, provient des travaux liés à l’exploitation minière du plomb, et aux activités de fonderie

et électrodéposition

• Propriétés chimiques similaires au Zn et au Ca

• Apports annuels en mer du Nord: ± 50 tonnes en provenance des rivières, 40 tonnes des décharges directes,

300 tonnes à partir des retombées atmosphériques et 20 tonnes partir des dragages

Tab.3. Concentration en cadmium dans certains Invertébrés.

Phyllum Concentration ppm/poids frais

Mollusques 0.83 a 38

Echinodermes 0.24 a 15

Crustaces 0.15 a 13

Cnidiaires 1.2

Eponges 1.9

Protozoaires 1.2

a3 / Cuivre (Cu)

• Elément essentiel dans de nombreux processus biochimiques (présence dans divers enzymes animaux)

• Faible toxicité comparée au mercure et au cadmium

• Largement utilisé dans les installations électriques et les conduites d’eau

• Utilisé comme algicide et fongicide.

• Contamination de certains sols cultivés suite à l’usage excessif de ce métal.

a4 / Plomb (Pb)

• Extraction très ancienne, remontant à l’époque pré-romaine

• Transport des particules de Pb d’origine anthropogénique à grande distance suite à leur faible diamètre

11corrélativement à l’élimination de l’essence au Pb aux Etats-Unis

a5/ Mercure (Hg)

• Contaminant le plus volatil des métaux lourds, très répandu dans les environnements aériens (atmosphère),

aquatiques (hydrosphère) et terrestres (lithosphère) sous diverses formes minérales et organiques

• Dispersion dans l’atmosphère suite à l’incinération des déchets ou la combustion du charbon

• Présence liée aux activités de blanchiment de la pâte à papier, à la production de soude caustique, à

l’utilisation d’alkylmercure comme fongicide dans les semences, à la combustion de matériaux fossiles et à

l’émission par les incinérateurs

• Rejets progressivement contrôlés dans de nombreux pays, mais disponibles pour les organismes aquatiques

suite aux traitements de déchets municipaux, combustion de matériaux fossiles et mise en suspension de

sédiments

Flux naturels de mercure dans les compartiments de la biosphère

Evaporation aisée du mercure à basse température, sous forme de vapeur

de mercure HgO

• émissions naturelles à partir des roches mères : 0,04-0,08 mg m-2 h-1 (soit

une moyenne de 0,02-0,03 mg m-2 h-1 pour les continents émergés)

• émission naturelle lors d’éruptions volcaniques

Emission spontanée de dérivés organiques volatils du mercure, à partir des

vases benthiques des eaux continentales et marines, suite à la transformation

bactérienne du mercure minéral en méthylmercure (peu volatils), puis en

diméthylmercure très volatil :

HgO→Hg++ →CH3Hg+→ (CH3)2Hg

Rôle primordial de la conversion bactérienne au niveau biogéochimique et

écotoxicologique :

• contribution à la mobilité du mercure entre les compartiments biosphériques

• contamination importante des réseaux trophiques aquatiques et terrestres

par les dérivés alkylés du mercure (très toxique)

12Fig.1.Variations d’état du mercure dans la biosphère en fonction de divers facteurs

biogéochimiques

Facteurs favorisant la biotransformation méthylique de Hgo : sédiments

eutrophes riches en matières organiques, de potentiel redox +, pH légèrement acide (zones marécageuses,

deltaïques, lacs et retenues hydroélectriques

Tab 5.Concentrations en mercure dans l’atmosphère selon les régions.

Zones Concentration dans l’air

Zones marines reculées 1-3 ng m-3

Milieu rural reculé 3-10 ng m-3

Roches mercurifères 30-1600 ng m-3

Fumées volcaniques 40000 ng m-3

• Apports de mercure à l’hydrosphère

• Eaux continentales : apports naturels de mercure par l’érosion des roches superficielles, le lessivage des

sols du bassin versant, les précipitations

•Eaux marines : retombées atmosphériques lors des précipitations, apports d’eaux fluviales en zones

littorales

• Dissolution du mercure minéral ou organique dans les gouttes de pluie

-Augmentation de la solubilité du mercure sous conditions acides et en présence d’oxydants.

-Synergisme entre pluies acides et présence de mercurea tmosphérique .

-Teneurs élevées en mercure dans les poissons des grands lacs d’Amérique du Nord

13• Estimation des apports de mercure par précipitation : 103 -104 t/an

Fig. 1. Cycle biogéochimique du mercure.

µ Emissions naturelles et anthropogéniques de mercure à l’atmosphère

Pollution de l’air par le mercure:

3 causes indirectes

1. Usage des combustibles fossiles ( charbon et pétrole)

2. Installation industrielle de production de soude (électrodes au mercure)

3. Métallurgie des métaux non ferreux.

Pollution des sols par le mercure.

Cause directe

1. Usage des fongicides organomercuriels en agriculture (acetate de phénylmercure,

méthoxyéthylmercure) et en usine à papier

2. Usage de cosmétiques, de médicaments à base de mercure (mercurochrome), de peintures

antifongiques destinées au traitement du bois de revêtement et de charpente

Cause indirecte

1. apport par précipitation

a6/ Etain (Sn)

• Présence dans l’environnement sous la forme d’organoétain

•23% de la production mondiale utilisée en agrochimie (fongicide pour pommes de terre, carottes, soja, riz,

cacao, café) =source majeure de contamination de l’environnement aquatique

14• Utilisés comme pesticides et stabilisants dans le PVC( diméthyltin, dibutyltin), comme catalyseurs pour

le polyuréthaneet les élastomères de silicone (mono et dibutyltin), pour la protection du bois, des textiles et

des cuirs et comme antifouling pour bateaux ( tributyltin)

• Tributyltin utilisé précédemment comme produit antifouling pour les bateaux et installations marines,

jusqu’à la mise en évidence de sa toxicité chez les mollusques

a7/ Zinc (Zn)

• Concentration faible dans l’environnement naturel

• Utilisé en galvanisation, peintures, cosmétiques, pigments

• Elément essentiel pour les plantes et les animaux, mais toxique à forte concentration (inhibition de la

photosynthèse, retard de croissance, perturbation de la reproduction)

Fig 2.Cycle biogéochimique du Zn, essentiellement de nature sédimentaire

• Stock exprimés en 106 tonnes de Zn

• Flux exprimés en 104 tonnes de Zn par an

15Tab.5.Concentration dans l’eau et les sédiments de Ijsselmeer (Hollande)

Etendue d’eau intérieure (1.250 km2) recevant 10% de la charge polluante du Rhin .

piégeage des métaux toxiques dans l’eau et les sédiments du lac

b) Les micropolluants industriels :

• Hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH)

• Groupe d’hydrocarbures dont la molécule est constituée par la fusion d’un nombre variable de cycles

benzéniques

• Origine naturelle et anthropogénique

• Présence dans les biotopes terrestres et aquatiques continentaux et océaniques

•Sources :

Réseaux autoroutiers, déversements pétroliers, zones maritimes récréatives et industrielles, effluents

municipaux et retombées atmosphériques

-Fluoranthène, chrysène et benz( a)anthrène prédominent dans les rejets des réseaux autoroutiers

-Fluoranthène, pyrène et phénanthrène abondants dans les effluents industriels

Essentiel des PAH urbains : retombées atmosphériques, suite à la combustion des énergies fossiles

Tab 6.Formule chimique des principaux PAH présents dans l’environnement

16

Tab 7.Activité cancérogène de quelques PAH.

• Activité cancérogène maximale pour les PAH comportant 4 ou 5 cycles aromatiques

Cycle biogéochimique des PAH en milieu océanique

1. Combustion incomplètes de combustibles fossiles

2. Feux de forêts et de végétation

3. Effluents d’origine industrielle

4. Eaux usées d’origine urbaine

5. Matériaux amenés par les fleuves à l’océan

6. Nettoyage des cales de pétroliers off shore

7. Barges de rejets en mer de déchets solides

8. Production de pétrole off shore

9. Pertes naturelles de gisements de pétrole

10. Diagenèse de la matière organique par les sédiments

• Polychlorobiphényles (PCB)

• Composés organochlorés qui sont des mélanges de biphényles à divers degrés de chloration

• Maximum théorique de PCB = 209 composés chlorés, d’activité biologique et de toxicité variables, fonction

du nombre et de la position des substituants chlorés

• Produits en grandes quantités aux USA depuis 1929 comme fluides diélectriques

(dans les condensateurs et transformateurs)

• Fabrication et utilisation réglementées dans les années 70

• Utilisés également comme lubrifiants, fluides hydrauliques et fluides d’isolation

• Rejets de PCB dans l’atmosphère suite à l’incinération des plastiques en-dessous de1200° C

• Dioxines et produits dérivés

17issus d’une grande variété de processus domestiques et industriels (incinération de plastiques, combustion

de matériaux fossiles, industries de pâte a papier, etc.)

Tab.8. Formule chimique des PCB et dioxines présents dans l’environnement

Usines de pâte à papier et usines textiles

• Pollution provient de la production de papier kraft, des effluents contenant des produits phénols chlorés et

des acides organiques chlorés

• Mélanges complexes de substances provenant de la dégradation du bois et de son blanchiment

• Produits tels que β-sitosterol, isoharpontigenin, juvabione, déhydrojuvabione et pinosylvin

• Mise en évidence récente de leur action en tant que perturbateurs endocriniens

18Exemple:Effets des effluents d’une papeterie sur le développement de gonopodes chez la femelle de

Heterandia formosa

• Femelle partiellement masculinisée

• Femelle fortement masculinisée Mâle normal

Fig3 Effets des effluents de papeteries sur des larves vésiculées de truite fario incubée en eau pure

Echelle en mm

• Femelle partiellement masculinisée

• Femelle fortement masculinisée Mâle normal

Effets des effluents de papeteries sur des larves vésiculées de truite fario incubée en eau pure Echelle en mm

Détergents industriels

• Alkylphénols polyéthoxylates :surfactants non-ioniques, produits commercialement utilisés comme détergents

et constituants des peintures, herbicides, pesticides, etc.

•Production mondiale de plus de 300.000 tonnes (nonylphenol 80% et octylphenol 20%), dont 60 %

aboutissent dans le milieu aquatique, via les stations d’épuration où ils sont transformés en métabolites

hydrophobes stables qui s’accumulent dans les boues

des stations d’épuration et dans les sédiments des rivières

• Activité oestrogénique, d’où la nécessité de réévaluer les effets des produits dont ils sont les constituants

Effets de polluants industriels sur la concentration en vitellogénine et sur le RGS chez la truite arc-en-

ciel

19

EE2 : éthynyloestradiol, OP : octylphénol, NP : nonylphénol, NP1EC : acide

nonylphénoxycarboxylique, NP2EO : nonyphénol-diéthoxylate

2.4. L’agriculture moderne

2.4.1. Les engrais (chimiques)

•Sels minéraux répandus dans les terres cultivées pour maintenir leur fertilité

•Phosphates, nitrates, sels d’ammonium, sels potassiques

•Augmentation spectaculaire de la consommation mondiale d’engrais durant les dernières décennies, avec un

plafond atteint durant les années 90 à ± 140 millions de tonnes par an

• Limites d’ utilisation dans plusieurs pays européens pour réduire la pollution des eaux par les nutriments.

2.4.2. Les pesticides.

Tab.9*Marché par catégorie de produits

Herbicides 49 %

Insecticides 27 %

Fongicides 20 %

Autres 4 %

Tab.10.Le marché par culture en %

20Fruits et légumes 26%

Coton 8%

Céréales 16%

Soja 8%

Riz 11%

Betterave à sucre 3%

Maïs 12%

Colza 2%

Autres 14%

• Substances chimiques minérales ou organiques de synthèse à action biocide

• Largement utilisés dans les pays industrialisés et en voie de développement (sélection de cultures à haut

rendement mais vulnérables aux parasites et ravageurs)

• Production aux USA : de 45.000 t/an en 1946 à 700.000 t en 1988

Type de pesticides

• insecticides : contre les insectes nuisibles(27% des ventes dans le monde en 1998)

• acaricides : contre les acariens

• nématicides : contre les nématodes phytoparasites

• hélicides : contre les gastéropodes pulmonés nuisibles (limaces)

• rodonticides : contre les rongeurs

• corvicides : contre les corbeaux

• fongicides : contre les champignons phytopathogènes (ou vecteurs de mycoses animales et humaines)

(20% des ventes).

• herbicides : contre les plantes adventices des cultures et toute végétation indésirable (défoliants) (49% des

ventes)

21Fig 4.Principales modalités de pollution des écosystèmes terrestres et aquatiques par les traitements

pesticides

Pesticides organochlorés

• Groupe de composés organiques de synthèse obtenus par chloration de divers hydrocarbures insaturés

• Largement utilisés dès les années 40, et surtout après la 2nde guerre mondiale

• Très persistants dans les sédiments (pour plusieurs décennies)

• Lipophiles et bioaccumulables à travers la chaîne trophique

dans les tissus adipeux des organismes aquatiques et terrestres

Remarque: Remplacés dans de nombreux pays par les organophosphorés et autres pesticides plus

rapidement dégradables

Fig.5. *Structures chimiques des pesticides organochlorés

a/Aldrine, dieldrine, endrine.

• Cyclodiènes insecticides à large spectre, très puissants

• Traitement de sol, de semences, d’animaux (antiparasitaires)

• Forte toxicité chez les mammifères, par absorption au travers de la peau, très longue persistance dans

l’environnement et bioaccumulation dans les graisses.

• Supprimé du marché aux USA en 1974

b/Chlordane.

• Cyclodiène chloré utilisé comme insecticide domestique et agricole

• Supprimé en 1974.

22

c/ Chlordecone (Kepone® ) et Mirex

• Extrêmement persistants et lipophiles

• Problèmes de santé chez les travailleurs dans les usines de

production et forte contamination des poissons

• Supprimé en 1977.

d/ 2,4-D

• Herbicide sélectif largement utilisé dans les cultures fruitières,

fourragères et céréalières

•Non persistant et rapidement métabolisé par les plantes tolérantes, les bactéries du sol et les micro-

organismes aquatiques

•Modifie l’action des auxines, hormones végétales naturelles régulant la croissance et le développement

radiculaire

• Généralement considéré sans effet néfaste pour les animaux, mais présence de dioxines tératogéniques

dans certains produits associés ( 2,4,5-T), utilisés comme agent défoliant (Agent Orange) durant la guerre du

Vietnam

e/ DDT (dichloro-diphényl-trichloréthane)

• Pesticide largement utilisé depuis les années 40, jusqu’à la prise de conscience des dangers liés à l’usage

abusif des pesticides et des problèmes de persistance des organochlorés

• Concentration encore très élevée dans les eaux des Grands Lacs, 25 ans après arrêt d’utilisation

• Fixation dans les sédiments et longue disponibilité dans les lacs.

• Existe sous 2 formes p,p’ - et o,p’ - dégradées en DDE et DDD

Exemple. Variations de l’épaisseur de la coquille des œufs de faucons pélerins en relation avec le

début et la fin de l’usage du DDT en Grande-Bretagne

f/ Endosulfan (Thiodan®)

• Insecticide cyclodiène modérément persistant, parmi les plus toxiques pour la vie aquatique (LC 50-96 h =

0,01-40 mg l-1)

• Concentrations de 0,1-0,3 mg l-1 détectées dans les eaux du Rhin

(mortalité de poissons)

• Largement utilisé dans les pays en voie de développement pour le contrôle des parasites du coton,

du sucre de canne et de cultures végétales

g/ Heptachlor

• Utilisé intensivement contre les insectes du sol

23• Pesticide volatil métabolisé ou dégradé en époxyde qui se bioaccumule dans les tissus animaux

•Supprimé en 1969, suite à ses effets sur les oiseaux et sa présence dans le lait

h/ Hexachlorocyclohexane ( γ-HCH, lindane, BHC)

• Pesticide largement utilisé contre les insectes présents dans le bois, ainsi que dans les préparations

pharmacoloiques antiparasitaires( gale, poux, etc.)

• Utilisé en régions tropicales comme insecticides en rizipisciculture

i/ Pentachlorophenol

• Utilisé principalement comme fongicide dans la préparation de la pulpe et de la pâte à

papier, et dans la protection du bois.

Pesticides organophosphorés

• Substances organiques de synthèse douées de propriétés insecticides et généralement dérivées de l acide

othophosphorique

• Inhibition de l’activité acéthyl-choline estérase, par action préalable de biotransformation du composé initial

en des analogues oxygénés correspondant par des monooxygénases microsomales

• Dégradés beaucoup plus rapidement et bioaccumulés plus faiblement que les organochlorés

• Initialement considérés comme moins dangereux pour l’environnement, mais liens récents avec la

maladie affectant les vétérans de la guerre du golfe et les fermiers utilisant les organosphosphorés

anti-parasitaires pour traiter leurs

animaux

*Structures chimiques des pesticides organophosphorés

Diazinon Disulfoton Fenitrothion Fenthion

Malathion Parathion Methylparathion Quinalphos

Phenthoate Chlorfenvinphos Mevinphos

Monocrotophos Tetrachlorvinphos Tenephos TEPA

Glyphosate Thiophosphate Orthophosphate

a/ Chlorfenvinphos (Birlane®)

• Insecticide du sol, contre la vermine, mais très toxique pour les

mammifères

b/ Diazinon

• Traitement anti-parasitaire de la laine de mouton

• Concentrations élevées (200 mg l-1) mesurées dans les rivières à salmonidés proches des zones de

traitement de la laine de moutons

24• Utilisé dans le contrôle des insectes du sol et des habitations, et contre la vermine des fruits, fleurs et

cultures céréalières

c/ Disulfoton (Dimaz®, Di-syston®, Disytox®, Frumin®, Sovirex®)

• Insecticides systémiques pour les cultures de tabac, carottes, concombres, pommes de terre, pois, etc.

• Classés par l’OMS parmi les produits extrêmement dangereux pour la santé humaine

• Relargués accidentellement en grandes quantités dans le Rhin en 1986 (Sandoz), avec des concentrations

atteignant 0,6 mg l-1 (mortalités massives parmi les anguilles et autres espèces)

d/ Fenthion (Lebaycid, Baytex®)

• Large spectre d’activité contre les larves de moustiques (anophèles, culex et simulies).

• Très toxiques pour les oiseaux et persistants durant plusieurs mois

e/ Glyphosates (Roundup®)

• Déjà très répandu et en utilisation croissante grâce à l’utilisation des OGM capables de résister à cet

herbicide

• Inhibiteur de glutamine synthétase et non d’acéthylcoline estérase

• Effets néfastes dus à la formulation plutôt qu’à l’ingrédient actif

f/ Malathion et Parathion

• Insecticides à usage domestique et en élevage

• Toxicité élevée chez les insectes

• Faible toxicité du malathion chez les mammifères, mais forte

toxicité du parathion

Autres pesticides

Carbamates

• Pesticides agricoles dérivés de l’acide carbamique HO-CO-NH2

• Considérés comme moins dangereux que les orgnophosphorés et moins persistants que les organochlorés

• Inhibiteurs d’acéthylcholine estérase, rapidement métabolisés par les plantes et les animaux

• Insecticides à large spectre( Carbofuran :Furadon®; Carbaryl :Sevin®; Baygon®) utilisés dans les cultures

végétales, coton, tabac et riz

*Formule chimique de quelques insecticides carbamates

Atrazine

• Herbicide systémique, à base de triazine, parmi les plus largement répandus

• Contrôle des mauvaises herbes dans les cultures de maïs, de sorgho, les vergers et les zones non cultivées

25• Concentrations atteignant 10 mg l-1 dans les rivières et les eaux souterraines européennes, contamination

des nappes phréatiques

• Impact écotoxicologique important dans les milieux aquatiques car forte toxicité pour le phytoplancton et les

algues

• Capacité à se transformer chez les vertébrés en nitrosamine cancérogène

• Dégradé par les microorganismes dans le sol où il a une demi vie de 1-12 mois

Formule chimique de l’atrazine

1.3. Classification des pollutions

1.3.1. Critères de classification des polluants :

- nature physique, chimique, biologique

- niveau d’organisation affectés : individu, espèce, population, communauté

- milieu touché : atmosphère, sols, eaux

- type d’usage : industrie, agriculture, habitation, transport

- mode de contamination : inhalation, ingestion, contact

- mode d’action physiologique

26

Utilisation de tableaux de classification à plusieurs entrées

Nature des polluants Compartiment ou Ecosystèmes

Atmosphérique continentaux limniques marins

Polluants physiques

Radiations ionisantes + + + +

Pollution thermique + + + +

Polluants chimiques

Hydrocrabures + + + +

Plastiques + + + +

Pesticides + + + +

Détersifs + + + +

Composés divers de synthèse

Dérivés du Soufre + + +

Nitrates + + +

Phosphates

Métaux lourds + + + +

Fluorures + + + +

Particules minérales + +

Polluants biologiques

Matières organiques + +

Microorganismes + + + +

1.4. Mécanismes de dispersion et de circulation des polluants:

1.4.1. Circulation atmosphérique des polluants.

1.4.1.1 Passage des polluants dans l’air.

• Rôle majeur dans la dispersion des polluants et de leur répartition dans les divers biotopes

- tout composé organique ou minéral peut théoriquement passer dans l’air (passage direct pour les gaz,

aérosols pour les liquides, fines particules pour les solides)

- application des lois générales de la circulation atmosphérique aux mécanismes de contamination de la

biosphère

1.4.1.2. Lois générales de circulation atmosphérique. On distingue les :

• Mouvements horizontaux

• existence d’un vent dominant d’ouest soufflant au niveau de la tropopause dans l’hémisphère N

• vitesse du vent = 35 m/s. transit circumterrestre de toute substance injectée à ce niveau en 12 jours

• vitesse de dispersion planétaire des particules émises lors d’éruption volcanique ou d’explosion nucléaire

• Mouvements verticaux

27• Mouvements verticaux de masse d’air permettant une circulation atmosphérique nord sud

• combinaison des vents O-E avec dérive ascensionnelle dans les basses latitudes (cellule de Hadley) :

échanges des masses d ’air entre les 2 hémisphères dans la troposphère équatoriale

• présence de cellules polaires et de cellules de Ferrel assurant le transfert des masses d’air polaires vers

les tropiques et des tropiques vers les pôles

1.4.2.3. Transport à distance des polluants dans l’atmosphère.

• Facteurs favorisants.

-intensité de l’émission

-altitude d’émission

- taille des particules

-stabilité chimique

• Catégories de transport atmosphérique des polluants

-circulation locale (0-50 km de distance)

-circulation moyenne (50-1000 km de distance)

-circulation globale*

*superposition d’un transport stratosphérique au transport troposphérique

(Accumulation de certains polluants dans la stratosphère arctique et antarctique)

*Schéma de la circulation des masses d’air dans la stratosphère

1. Ascendance verticale dans la basse stratosphère équatoriale prolongeant la cellule de Hadley

2. Séparation de la branche en deux dans la stratosphère

- soit vers le pôle d’été (association avec le mouvement ascendant des masses d’ air dû au réchauffement de

l’ozone atmosphérique par l’énergie solaire)

-soit vers le pôle d’hiver avec accumulation des polluants stables dansl’atmosphère de cette région (acide

nitrique et sulfurique) : brouillard arctique de l’Alaska, présence de fréon et d’aérosols dans la stratosphère et

l’antarctique

Temps de résidence

• Diffusion très rapide des polluants dans la troposphère

• Diffusion verticale très lente au niveau de la stratosphère ( quelquescm/s).

• temps de résidence très long dans la stratosphère

Altitude et temps de résidence

-Troposphère basse (3000 m) :7jours pour aérosols

-Troposphère moyenne (6000 m) : 30 jours pour particules microscopiques

-Tropopause 60 jours : pour particules microscopiques

-Stratosphère basse (15-18 km) :1 an pour particules insédimentables

-Stratosphère moyenne (30 km) 2-3 ans pour particules insédimentables

1.5 Passage des polluants de l’atmosphère dans l’eau et les sols.

28Mécanismes d’échange

• Transfert des polluants atmosphériques vers les sols ou l’hydrosphère par précipitations ou dépôts secs

- particules solides : dépôt direct ou par dissolution

- particules gazeuses : dépôt par dissolution dans les eaux pluviales

Loi de déposition des particules atmosphériques :

F (g cm 2 s 1) = v/C (g cm 3)

F = taux de déposition,

v = constante de proportionnalité,

C = concentration du polluant dans l’atmosphère

• Transfert des polluants des sols, eaux de surface et nappes phréatiques vers les océans, ultime réceptacle

des agents toxiques

1.5.1. Transfert des polluants et contamination de la biomasse

Influence de la dégradabilité

• La grande majorité des substances toxiques sont dégradables, soit par processus physico-chimiques, soit

par décomposition biologique (substances biodégradables), avec production de dérivés peu ou pas toxiques

• Existence de certains polluants non ou faiblement dégradables (organochlorés, PCB, dérivés de certains

métaux ou métalloïdes,...)

Tab12. Proportion d’insecticides organochlorés persistant dans les sols après un traitement.

Insecticide

Aldrines

Chlordane

Heptachlore

HCH

DDt

Pourcentage persistant apres14ans

40%

41%

16%

10%

Pourcentage persistant apres 17ans

39%

1.5.2 Concentration par les êtres vivants.

• La Bioconcentration :

Accroissement direct de concentration d’un polluant lorsqu’il passe de l’eau dans un organisme aquatique, de

l’air ou des sols dans les plantes terrestres par pénétration transfoliaire et/ou transradiculaire et dans les

animaux terrestres par inhalation

•La Bioaccumulation :

29Somme des absorptions d’un polluant par voie directe et alimentaire par les espèces animales aquatiques

ou terrestres

•La Bioamplification : phénomène par lequel une substance naturelle ou un contaminant présent dans un

biotope connaît un accroissement de sa concentration au fur et à mesure qu ’il circule vers les maillons

supérieurs d’ un réseau trophique.

•Facteur de concentration : rapport de la concentration d’un polluant dans un organisme à sa concentration

dans le biotope

Fc = [substance] organisme/ [substance] eau ou sol

• facteur de transfert : rapport de la concentration d’un polluant dans un organisme à sa concentration dans

le biotope (>1lors de bioamplification)

Ft = [substance] organisme/ [substance] organisme niveau inférieur

Concentreurs biologiques

• macrophytes : concentration importante de composés organohalogénés

Lipophiles dans les espèces végétales riches en lipides (oléagineux terrestres)

• phytoplancton : capacité élevée d’accumuler des composés organohalogénés

- Concentration dans le phytoplancton de l’Atlantique N

[PCB] eau = 0,1 ppb et [PCB] phytoplancton = 200 ppb

- En laboratoire : Dunaliella sp. : FcPCB = 480.000

• maillons supérieurs :

- oligochètes lombriciens : capacité élevée d’accumuler des contaminants persistants tels que des insecticides

organochlorés (DDT, dieldrine)

- mollusques bivalves : huître Crassostrea virginica : FcDDT = 70.000

- poissons : transfert principal par voie transtégumentaire (glandes

muqueuses cutanées, transfert branchial) plutôt que par voie alimentaire :

vairon américain Pimephales promelas : FcEndrine = 10.000

*Bioamplification d’un insecticide (DDD) dans le réseau trophique du Clear Lake (Californie)

Clear Lake : lac californien utilisé comme centre de loisir

• Prolifération d’un moucheron ( Chaoborus astictopus)

• Pulvérisation régulière de DDD entre 1949 et 1957

• Accumulation du DDD dans la chaîne trophique lacustre, depuis le phytoplancton jusqu’aux grèbes (FC =

178.500 dans les graisses)

30

Conséquence : réduction notable de la population de grèbes (de 3.000 à

60 oiseaux, la plupart stériles)

*Bioamplification des PCB dans le réseau trophique des goélands dans les Grands Lacs

Incorporation et bioamplification du mercure dans les biocénoses lacustres de Suède

.Impact du phénomène de bioamplification d’un polluant sur l’homme : l’affaire de Minamata Minamata : Baie japonaise recevant les effluents industriels contenant des dérivés du mercure

31• Production d’effluents contaminés par des résidus de catalyseurs mercuriels par une usine de chlorure de

vinyle (Chisso Chemical)

• Accumulation du Méthylmercure HgCH3 dans les chaînes trophiques marines, atteignant un Fc = 500.000

dans les animaux marins consommés par les pêcheurs locaux

• Intoxication mercurielle chez les familles de pêcheurs, proportionnelle au régime ichtyophage de la

population

• Mortalité de 300 personnes durant les 30 ans qui ont suivi et 2000 personnes atteintes de séquelles

nerveuses graves

Modélisation simplifiée du transfert des polluants dans les réseaux trophiques

• Soit un prédateur au niveau trophique n+1avec une concentration X1 d’un polluant situé à une concentration

X0 dans sa proie (niveau trophique n) :

Facteur de transfert : (Ft) = [n+1]/ [n] =X1/X0

•Si le prédateur au niveau n+1 de poids corporel b1 consomme a1 g de proie au niveau n avec une

concentration X 0 de polluant

• Si le prédateur absorbe une fraction f1 de polluant qu’il excrète au taux journalier k1, la concentration

d’équilibre du polluant (X1) dans le corps du prédateur sera:

X1 = Ft(0, 1)X0

avec Ft (0, 1) = facteur de tranfert du niveau trophique n à n+1:

Ft (0, 1) = (a1 f1) / (b1 k1)

• Si le prédateur est lui-même la proie d’un carnivore de niveau n+2, la concentration d’équilibre du polluant

dans son organisme X2 sera :

X2 =Ft (1, 2) X1

Avec Ft (1, 2) = facteur de transfert du niveau trophique n + 1 à n + 2 :

Ft(1, 2) =(a2 f2)/(b2 k2)

•La relation finale sera :

X2 = [(a2 f2)/(b2 k2)] [(a1 f1)/(b1 k1)] X0

Comme k < 1

32Pour les substances non biodégradables, Ft sera > 1

== apparition d’un phénomène de bioamplification dans la chaîne trophique

Pyramides des concentrations dans les réseaux trophiques

Aspect inversé des pyramides écologiques dans le cas d’un polluant non biodégradable (DDT)

Chap2/.Notion de toxique et ses implications ecologiques

2.1. Notion de substance toxique. Substance non naturelle dispersée dans l'écosystème.

Exemple : les dioxines (> 400 composés), dérivés du dioxane et du trichlorophénol : produits de base de la

synthèse de nombreux pesticides et herbicides.

La principale dioxine est le TCDD (2,3,7,8 Tetrachlorodibenzoparadioxine)

33

persiste dans les sols grâce à son insolubilité dans l'eau et qui peut causer des brûlures cutanées et des

malformations.

Les dioxines sont des polluants cancérogènes pour l’homme, hormis leur usage phytosanitaire, elles sont

produites dans les fonderies, dans les processus de blanchiment de la pâte à papier et dans les fumées des

incinérateurs d’ordures ménagères lorsque leur température est insuffisante pour les détruire.

Substance naturelle dont l'homme modifie la proportion dans l'écosystème.Exemple: le CO2

Substance naturelle toxique

On trouve des substances naturelles toxiques dans les écosystèmes, mais on ne peut pas les qualifier de

polluants. Ex:

- élaborés par les animaux, comme les ptomaïnes ou les venins,

- par les végétaux, comme les alcaloïdes,

- par les bactéries, comme les nitrites, ou

- par les moisissures, comme les mycotoxines, dont certaines, notamment les aflatoxines, hautement

cancérogènes pour le foie, sont des toxiques terriblement actifs.

2.2. Effets des polluants sur les populations.

2.2.1. Evaluation de la toxicité d’un polluant :

Toxicité aiguë, sub-aiguë et chronique

Toxicité : particularité propre à diverses substances dont l’absorption a pour effet de perturber le métabolisme

des êtres vivants, provoquant des troubles physiologiques pouvant aller jusqu’à la mort des individus exposés.

• toxicité aiguë : intoxication dont l’intensité est telle qu’elle entraîne rapidement la mort des individus

exposés

• toxicité chronique : intoxication appliquée selon une intensité sublétale n’entraînant des séquelles

prolongées, voire irréversibles, qu’après de longues périodes d’exposition (parfois longtemps après la

disparition de l’exposition au toxique)

• toxicité sub-aiguë : toxicité intermédiaire entre aiguë et chronique

*Principaux types d’effets démoécologiques des polluants à doses sublétales

34

2.3.Les tests d’écotoxicité

But : évaluer le degré de sensibilité ( ou de résistance) à un toxique donné chez les diverses espèces

animales ou végétales, via les différentes forme d’intoxication (inhalation ou ingestion), et avec évaluation

quantitative des principaux effets létaux ou sublétaux

Principales mesures :

le taux de mortalité et le taux de natalité d’une population donnée

Précautions préliminaires :

• utilisation d’échantillon spécifique aussi homogène que possible, par sélection d’individus du même sexe, du

même âge et de même poids

• utilisation d’une technique d’exposition au polluant assurant une normalisation des conditions expérimentales

durant toute la durée du test

• utilisation de données numériques et traitement statistique approprié

Paramètres écotoxicologiques et leur détermination

1ère méthode de détermination

• La dose létale moyenne (DL 50) : relation mortalité-dose déterminant la dose du toxique à laquelle 50% des

individus d’une population meurent (utilisation de concentration létale moyenne CL 50 dans le cas de

composés volatiles)

• La concentration d’immobilisation moyenne (IC 50) : concentration qui inhibe la motricité dans 50 % de la

population testée (paramètre très souvent utilisé dans les tests d’invertébrés aquatiques comme les

cladocères)

• Le knock-down (k.d. 50) : concentration qui provoque une incoordination motrice avec incapacité de vol

chez les insectes intoxiqués (ataxie motrice)

• DL 10 : test de mortalité-dose permettant de définir la limite entre toxiité aiguë et sub-aiguë (mortalité < 10%)

35• DL 90 : test de mortalité-dose entraînant 90% de mortalité chez les individus exposés, généralement

utilisé dans le screening des pesticides

• La concentration efficace moyenne (CE 50) : concentration à laquelle un critère de détermination de l’effet

toxique, autre que la mort des individus, est observé chez 50% des individus exposés après un temps

d’exposition normalisé (par ex. 24h)

• La concentration sans effet observé (CSEO ou NOEC : no observed effect concentration) :

concentration maximale sans effet atteinte par un polluant dans l’environnement (généralement déterminée

pour une espèce donnée de l’écosystème)

• La plus basse concentration efficace (LOEC : lowest observed effect concentration) : concentration

minimale d’un polluant provoquant un effet cliniquement décelable chez les organismes exposés

• Durée d’exposition (pour calcul de DL 50 et CL 50) : 24 h ou 48 h dans les tests de toxicité aiguë, 96 h

dans les tests d’écotoxicologie aquatique

2ème méthode de détermination

•Le temps létal moyen (TL 50) : temps théorique après lequel doivent périr 50 % des individus exposés à une

dose (ou à une concentration) déterminée et maintenue constante

2.4. La relation dose reponse en ecotoxicologie.

Il faut d'abord souligner qu'une substance n'est jamais essentiellement toxique. Elle peut devenir toxique à

partir d'une certaine dose, éventuellement, des effets bénéfiques peuvent être observés à très faible dose.

2.3.1.La transformation du probit

Transformation mathématique des données numériques permettant de transformer une fonction logistique en

régression linéaire

Principe de la transformation probit

• Dans une population assez grande et homogène, la fréquence des doses létales minimales individuelles ( c-

a-d la plus faible dose capable de tuer chaque individu pris isolément) est répartie sur une courbe de densité

de variable normale (courbe en cloche de Gauss)

• relation linéaire entre la dose de toxique et la proportion de morts, après transformation probit, avec des

valeurs de probit variant entre -.(0%) et +. (100%), le probit de 5 correspondants à une valeur de 50%

Principe de la transformation probit

- Courbe de distribution des sensibilités à un toxique donné : fraction de la population atteinte pour

chaque concentration.

- Droite de probit : transformation linéaire de la courbe de distribution, avec souvent transformation

logarithmique de x : Log concentration (ou temps) et probit des proportions de morts

Souvent on obtient des courbes en S (sigmoïdes), c'est-à-dire que

- à dose faible les effets sont peu perceptibles;

36- à dose très élevées, la gravité des conséquences est telle qu'il est difficile de les échelonner en

fonction de la dose reçue;

- à dose intermédiaire, on observe une relation quasi linéaire entre la cause et l'effet.

Ces sigmoïdes semblent bien reproduire les effets produits par les substances organiques synthétisées et par

les radiation

Transformation de probit

L'analyse comparée de phénomènes sigmoïdes est mal aisée avec des outils mathématiques, donc on

linéarise ces sigmoïdes, ce qui s'appelle une transformation de probit qui donne des droites dose-probit.

Effet de seuil

Les études d'écotoxicologie se compliquent par l'existence dans certains cas d'un seuil nécessaire pour

percevoir l'effet toxique. On observe dans ces cas là un décalage de la sigmoïde (Voir figure du § suivant).

Effet bénéfique à bas niveau

Dans certains cas l'assimilation à dose ou à fréquence faible d'un toxique est bénéfique à l'organisme étudié,

la courbe dose-effet comporte alors une partie négative.

37

38

Chap3. Effets des polluants sur l’interaction entre les populations de deux espèces:

3.1. Modifications de la pression de prédation.

1ère cause : Anomalie du comportement de fuite d’une espèce proie, entraînant une régression ipso facto des

populations de proie

2ème cause : Explosion des populations de proies suite à la raréfaction des populations de prédateurs plus

sensibles que les proies à un polluant donné.

Evolution des populations de collemboles et de leurs acariens prédateurs selon la

teneur en résidus d’insecticide dans une litière forestière

•

3.2. Adaptations des populations aux polluants : tolérance et résistance

• Exposition aux stress chimiques--- réponses conduisant à des modifications génétiques

3.3. Réponses comportementales et/ou physiologiques

3.3.1. Réponses comportementales

Réaction d’évitement du milieu pollué .diminution de l’étendue de l’habitat occupé par la population exposée,

augmentation de la sensibilité de la population à des perturbations extérieures

3.3.2. Modifications génétiques

Apparition de modifications génétiques à long terme lorsque les possibilités de réaction comportementales et

physiologiques sont épuisées : adaptation de la population à la pollution des biotopes.

3.3.3. La tolérance aux polluants

Phénomène par lequel des espèces végétales ou animales peuvent augmenter leur capacité à supporter des

teneurs anormalement élevées de polluants dans l’air, les sols ou les eaux

La tolérance aux métaux lourds

• Modifications génétiques rapides chez certaines espèces de graminées tolérantes aux métaux lourds

toxiques ( Jowett, 1958, Gregory & Bradshaw, 1965)

-adaptation d’Agrostis tenuis aux sols riches en cuivre et autres métaux phytotoxiques (Ni, Zn, Pb), en fonction

du type de sols de carrières de mines dont les plantes sont issues

39- adaptation en termes de vitesse de croissance des jeunes plantes et de taux de germination des graines

- adaptation proportionnelle à l’âge des sols de carieres sur lesquels la plante s’est développée (donc en

fonction de la durée de la sélection)

Croissance d’écotypes de la graminée Agrostis tenuis en culture expérimentale dans des solutions

nutritives contenant divers métaux lourds.

Origine des écotypes deAgrostis tenuis Cuivre Nickel Zinc Plomb

Concentration testée dans la Solution nutritive (ppm) 0,6 0,6 4 15

Pourcentage de croissance par rapport à une solution nutritive témoin

Mine de Cu de Parys Mountain 49 11 24 37

Mine de Ni de Black Forest 51 84 23 27

Mine de Zn d’Aberllyn 1 43 27 22

Mine de Pb de Gorgonian 12 19 30 80

Pâturage près de Bangor 0 9 13 28 (témoin

Niveau de tolérance au cuivre de graines et plants de lagraminée Agrostis tenuis provenant de zones cuprifères du Pays de Galles

Indice de résistance = rapport entre la longueur d’accroissement des racines dans

une solution cuprique par rapport à une solution nutritive témoin

Taux de germination de graines d’ Agrostis tenuis semées sur un mélange de sol normal et de carieres (steriles) de cuivre en proportion croissante

Perte d’avantage sélectif des populations résistantes dans un sol non contaminé

40• Mécanismes d’adaptation aux métaux lourds chez les invertébrés marins (annélides polychètes Nereis

diversicolor)

Tolérance variable de N. diversicolor au cuivre selon les estuaires dans lesquels ils sont prélevés

- CL5024h des populations vivant dans les estuaires non pollués = 0,5 µg cm-3

- CL5024h des populations vivant dans les estuaires contenant des sédiments pollués au Cu = 2,5 µg cm-3

La résistance aux polluants

Phénomène d’adaptation physiologique qui permet aux organismes exposés de supporter des concentrations

dans l’eau, l’air ou les sols de toxiques bien supérieures à celles qui provoquent la mort des individus de

sensibilité normale

La résistance aux insecticides

Phénomène largement répandu et constituant parfois un problème sérieux en agriculture et hygiène publique

• Utilisation quasi généralisée au niveau mondial de l’emploi d’insecticides phytosanitaires (environ 15 milliards

d’ha de terres cultivées exposées)

• Accroissement rapide du nombre d’espèces d’insectes et acariens résistantes aux insecticides

- 1965 : 182 espèces résistantes

- 1970 : 250 espèces résistantes

- 1990 : > 500 espèces résistantes

*Croissance du nombre d’espèces résistantes aux pesticides entre 1940 et 1990

• résistance des arthropodes aux insecticides, des champignons phytopathogènes aux fongicides et des

plantes adventices des cultures aux herbicides

• résistance aux diverses catégories d’insecticides

Caractéristiques des phénomènes de résistance

Accroissement très important des DL50 chez les souches résistantes (de plusieurs dizaines à plusieurs milliers

de fois)

Règles d’apparition de la résistance

1. Les gènes dominants de résistance se répandent plus rapidement dans une population que les gènes

récessifs

2. Plus court est l’intervalle entre générations successives, plus rapide est l’ apparition de la résistance

(environ 15 générations)

3. Plus mobile est l’espèce, plus lente sera l’apparition de la résistance,

suite au brassage dû à l’émigration, diminuant la fréquence des gènes de résistance dans la population

exposée

Mécanismes d’adaptation au polluant toxique lors de phénomènes de résistance

1. Changement de comportement (mécanismes très peu connus)

412. Diminution de la vitesse de pénétration du toxique (p.ex. par des altérations structurales de la cuticule

des insectes)

3. Augmentation de la vitesse de dégradation et d’inactivation du toxique (corrélation entre coefficient de

résistance Fr et induction de l’enzyme DDT-déhydrochlorinase transformant le DDT en DDE non insecticide)

4. Insensibilité de la cible cellulaire au toxique

*Mécanismes physiologiques et biochimiques de résistance aux insecticides

La résistance aux herbicides

Phénomène apparu plus tardivement que la résistance aux insecticides (2nde moitié des années 70)

• Apparition de processus rapides de détoxication, réduisant l’inhibition de l’acétolactate synthétase ou de

l’acétylcoenzyme A

*Croissance du nombre d’espèces de plantes adventices des cultures résistantes aux principaux herbicides

La résistance croisée

Phénomène par lequel une population d’une espèce donnée résistante à une famille chimique de substances

biocides devient résistante à un autre groupe de tels toxiques sans avoir jamais été en contact avec ces

derniers

Spectre de résistance d’une souche de mouche domestique aux insecticides

La résistance multixénobiotique

Phénomène résultant d’une multirésistance des populations des espèces considérées à de nombreux

contaminants appartenant à des groupes chimiques différents

• présence d’un système de gènes dit MXR de vaste spectre d’action permettant de dégrader ou de réduire

l’accumulation des polluants dans les organismes exposés

• Système MXR (parenté avec le système MDR universel) comportant un ensemble de protéines de stress

(métallothionéines et pglycoprotéines)

42

Chap 4. Le monitoring (recherche) des polluants

4.1. Définition du monitoring : action de recherche et/ou de contrôl dont l’objet est de suivre dans le temps

les changements éventuels des principales caractéristiques environnementales, biologiques et écologiques

propres à une zone ou à un type d’habitat déterminés

4.2. Triple finalité du monitoring des polluants

1. Etudier les concentrations et la répartition des polluants dans l’environnement

2. Evaluer les effets de ces polluants, aux concentrations détectées, sur les populations et les écosystèmes

exposés

3. Fixer le niveau maximum de rejet au site des sources d’émission des polluants pour s’assurer que les

normes de qualité de l’environnement définies en (1) et (2) ne soient pas dépassées

4.1. La contamination des organismes - le problème des bioindicateurs

Caractéristiques d’un bioindicateur idéal en écotoxicologie

1. Tous les individus de l’espèce bioindicatrice devraient présenter une corrélation identique et simple entre

leur teneur en la substance polluante et la concentration moyenne de cette dernière dans le biotope ou

l’alimentation quelles que soient la localisation et les conditions environnementales

2. L’espèce devrait être capable d’accumuler le polluant sans être tuée ni même que sa reproduction en soit

perturbée par les niveaux maximum du polluant observés dans l’environnement

3. L’espèce devrait être sédentaire afin d’être sûr que les concentrations trouvées soient bien en rapport avec

la localisation géographique considérée

4. L’espèce devrait être abondante dans l’ensemble de l’aire étudiée et si possible devrait avoir une distribution

géographique étendue pour favoriser les comparaisons entre zones distinctes

5. Les espèces à forte longévité sont préférables car elles permettent un échantillonnage sur plusieurs classes

d’âges si nécessaire. Elles permettent l’exposition à un contaminant pendant de longues périodes (effets à

long terme)

6. L’espèce devrait être de taille suffisante pour fournir des tissus en quantité importante pour analyse, voire

pour permettre des analyses dans des organes spécifiques après dissection

7. L’espèce devrait être facile à échantillonner et suffisamment résistante pour être amenée en laboratoire afin

d ’effectuer des études de décontamination

En réalité, aucune espèce ne peut répondre à la totalité de ces critères.

4.2.Facteurs influençant la fiabilité des bioindicateurs

4.2.1. Les facteurs intrinsèques

• les taux d’ accumulation et d’excrétion

•l’état écophysiologique des individus

•les caractéristiques démoécologiques de l’échantillon et le niveau trophique des organismes

43• l’interférence entre polluants dans leurs effets toxicologiques sur l’espèce considérée

4.2.1b.Facteurs intrinsèques (propres aux caractéristiques de l’espèce bioindicatrice et des individus

qui la composent) et extrinsèques (environnementaux)

• Les taux d’accumulation et d’excrétion

• Importance du rapport entre taux d’accumulation (Ta) et taux d’excrétion (Te)

Si Ta >> Te :[polluant]organisme >> [polluant]biotope

==indication des taux maxima atteints par le polluant dans le biotope

Si Ta =Te :[polluant]organisme =[polluant]biotope

==indication des taux réellement présents dans le biotope, avec fluctuations similaires à

celles observées dans l’environnement

• Rapport variable selon l’espèce bioindicatrice et les caractéristiques de la substance polluante

Organochlorés (Lindane ou DDT) très persistants : Ta >> Te

Organophosphorés (Fenitrothion) peu persistants :Ta = Te

• Les conditions physiologiques des individus de l’espèce indicatrice

• Variations de Ta en fonction des conditions écophysiologiques des organismes considérés

- variation de la prise alimentaire

- variation du statut reproducteur (maturation ou repos sexuel)

- variation saisonnière du métabolisme et de la composition biochimique des différents organes

- augmentation avec l’âge et la taille des individus d’une espèce donnée

• Nécessité d’effectuer des prélèvements d’individus dans un même site à différents moments d’un cycle

annuel

*

44Concentrations moyennes en PCB dans divers organes de morue Gadus morhua calculées sur base

du poids frais, du poids sec, des lipides extractables et des graisses

Interactions physiotoxicologiques des polluants

• En règle générale, peu de modifications des taux de bioaccumulation suite à la coexistence de plusieurs

contaminants dans un biotope donné

• Parfois, biais causé suite à des effets de potentiation ou d’antagonisme (ex. contamination oaux

organochlorés) entre toxiques

- potentiation : contamination des poissons au Cu et au Cd

- antagonisme : contamination des poisons aux organochlorés

• Nécessité d’évaluer les interactions éventuelles entre polluants lors de mise en place de programme de

monitoring

• Mécanismes influençant l’absorption et le relargage des micropolluants en interaction

- réduction de l’absorption suite à la formation de complexes entre polluants

- modifications physiologiques induites par un des xénobiotiques présents

- variation de la perméabilité des membranes, modifiant la pénétration des polluants

- inhibition ou stimulation du système enzymatique de détoxication (MFO)

4.2.2. Les facteurs extrinsèques

• la température

• les précipitations (en particulier chez les végétaux)

• le pH des eaux et des sols

• la salinité

454.2.3. Utilisation des indicateurs biologiques d’accumulation :

Espèces bioindicatrices en milieu aquatique

1. Les macrophytes aquatiques

• Forte aptitude des algues, bryophytes, phanérogames amphibies ou hydrophytiques à concentrer dans leurs

tissus des éléments minéraux et organiques

*Corrélation entre la concentration en zinc dans l’eau d’une rivière et son accumulation à l’extrémité de

pousses de 4 espèces de mousses aquatiques du genre Fontinalis,

Amblystegium et Rynchostegium

2. Les mollusques lamellibranches

• Excellents indicateurs de contamination des eaux continentales et marines, grâce à leur aptitude à la

bioaccumulation

• Caractéristiques favorables à leur emploi comme bioindicateurs

- caractère sédentaire (organismes sessiles)

- cycle vital long (plusieurs mois à plusieurs années)

- échantillonnage qualitatif et quantitatif aisé (taxonomie connue)

• En milieu continental

- bivalves de grande taille ( Unio, Anodonta, Dreissena) à régime microphage filtreur

• En milieu marin

- moules ( Mytilus edulis et M. galloprovincialis) et huîtres

( Crassostraea virginica et C. gigas)

- mise en place d’un vaste programme de monitoring de la pollution des eaux littorales du Pacifique et de

l’Atlantique aux USA (Mussel Watch)

46*Application du Mussel Watch pour la détection du mercure dans les moules du littoral atlantique du N-O de

l’Europe

3. Les poissons

• Utilisation à vaste échelle comme indicateurs en milieux continental et marin (monitoring des PCB et des

organochlorés aux USA, des métaux lourds en Scandinavie)

• Bioaccumulation importante chez les espèces prédatrices ou superprédatrices (105 à 106 fois la

concentration de l’eau en certains contaminants minéraux ou organiques )

• En eau douce : études très nombreuses sur la truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss et le vairon américain

Pimephales promelas

• Importance de la température de l’eau, de la concentration du polluant

dans l’eau et du temps d’exposition dans le phénomène de bioaccumulation

Concentration moyenne corporelle en cuivre chez la truite arc-en-ciel en fonction de la durée d’exposition et de

la concentration en cuivre dans l’eau.

Espèces bioindicatrices en milieu terrestre

1. Les lichens

• Forte aptitude des lichens à bioaccumuler des contaminants présents dans l’atmosphère, essentielle source

de nutriments

• Corrélation entre teneur en soufre des lichens et distance des sources d’émissions industrielles

• Absorption de soufre >> couverture des besoins nutritifs (absence de régulation de l’absorption)

• Bon indicateur de contamination en métaux radioactifs ou toxiques (Pb)

-faible teneur des sols arctique en K et Ca .

concentration de 137Cs et 90Sr

-augmentation des teneurs en Pb dans les lichens poussant aux abords des autoroutes

2. Les mousses

• Excellents bioindicateurs de pollution atmosphérique (étude de la contamination atmosphérique au plomb et

aux organochlorés)

Concentration en plomb dans les mousses conservées dans les herbiers du Museum d’Uppsala

47

Essor industriel Alkylplomb dans lescarburants

3. Les phanérogames

•Plantes à bulbes ou à tubercules : excellents bioindicateurs de la contamination des sols

- carottes : épiderme et parenchyme racinaire riches en terpènes

- arachides : tubercules riches en lipides. bioaccumulation d’organochlorés

• Accumulation de métaux ( Ni, Cu, Cr) par certaines phanérogames, permettant la détection de concentration

anormale en ces éléments dans les roches superficielles

• Bioaccumulation d’or par certaines hydrophyllacées : bioindicateur de la présence de ce métal dans le sous-

sol

4. Les invertébrés terrestres

• Les annélides oligochètes : animaux dont l’écophysiologie les conduits à ingérer chaque jour 3 fois leur poids

corporel en matière organique morte mélangée à un sol

- utilisation d’ Eisenia comme espèce de référence proposée par l’OCDE pour tester la contamination des sols

en tout produit chimique nouveau.

- forte bioconcentration des organochlorés par Lombricus terrestris

• Les oniscoïdes : crustacés isopodes (cloportes) considérés comme de bons indicateurs des contaminations

en métaux lourds (Cd, Pb)

48

5. Les vertébrés terrestres

• Les oiseaux

- Aptitude à accumuler des substances toxiques dans le plumage

- Détermination de la contamination des flamands roses et des aigrettes de Camargue par le Cd et le Hg

- Utilisation des plumes d’oiseaux en Suède pour évaluer la contamination de

l’espace rural

• Les mammifères

- Utilisation des bois des cervidés pour le monitoring de la pollution par les métaux lourds dans les

écosystèmes forestiers

- Concentration en Cd, Cr, Pb nettement supérieure dans les bois de chevreuils prélevés dans les forêts de

Silésie (Pologne) polluées par les centrales thermiques et la sidérurgie que dans ceux prélevés dans les parcs

naturels non pollués

4.3. Utilisation des tests biologiques (bioessais)

4.3.1. Critères d’homologation des bioessais

Procédures effectuées en laboratoire et destinées à déterminer, à l’aide d’expérimentations sur divers types

d’êtres vivants, les activités biocides et/ou les particularités toxicologiques de substances chimiques

• simplicité

• rapidité d’exécution

• reproductibilité

• sensibilité

• représentativité des conditions naturelles

• coût économique le plus faible possible

4.3.2. Catégories de tests biologiques:

Trois catégories principales de biotests

- tests de létalité

- tests sublétaux

- tests à long terme (.tests chroniques = exposition permanente à de faibles concentrations de polluants)

Autres biotests

- tests d’effets mutagènes

- tests d’effets tératogènes

- tests d’inhibition de croissance

Exemple de bioessais létaux en milieu terrestre

• tests lombriciens : Eisenia foetida (OCDE), Allobophora caliginosa pour toxicité dans les sols

49• tests insectes pour toxicité atmosphérique

Exemple de bioessais létaux en milieu aquatique

• test daphnie ( Daphnia magna), normalisé en France par l’AFNOR (NF T90 301)

• test truitelle ( Oncorhynchus mykiss < 6 cm) (NF T90 305)

• test poisson zèbre ( Brachydanio rerio) (NF T90 303)

• test vairon américain ( Pimephales promelas)

• test bar ( Dicentrarchus labrax) (NF T90 307)

1. Les tests létaux

Détermination des CL 50 dans des expositions à court terme (24-96 h) sur des organismes de référence

(rotifères, daphnies, truitelles)

Exemple de bioessais sublétaux et à long terme en milieu aquatique

• test de croissance d’algues unicellulaires exposées à un polluant toxique à;une dilution inférieure à celle

provoquant la mortalité aiguë

- numération au compteur ou spectrophotométrie

- espèces cibles : Selenastrum capricornutum, Scenedesmus susbspicatus,

Chlorella vulgaris

2. Les tests sublétaux et à long terme

• test d’inhibition d’activité biologique : inhibition de la bioluminescence bactérienne (sous-produit de la

respiration cellulaire) sur Vibrio fischeri (anciennement Photobacterium phosphoreum) (MICROTOX)

• test d’inhibition de photosynthèse ( Chlorella, Dunaliella, Phaedactylum)

• test de