Une approche écotoxicologique et génotoxicologique des sédiments

de l’étang de Berre

• Programme ECCOREV : 2008-2009

• Programme BERTOX: INSU-EC2CO, 2010-2011

Concentrations en Pb en surface du sédiment - 1976

[Giorgetti, 1981]

Lagunaire eurytherme euryhalin

LEE dégradé

Pas demacrobenthos

Biocœnose benthique en 2006

Gipreb (2007)

101 espèces benthiques en 1949 moins de 15

1966 - Les apports d’eau douce par le canal EDF diminuent la salinité de l’étang (31-36‰

to 4-33‰) et induisent la stratification des eaux et des phénomènes d’anoxie au fond

Des approches intégrées de gestion de la zone côtière sont conduites sur le site depuis 10 ans, et la salinité s’est accrue

grâce à la diminution par étape des rejets d’eau douce.

Est ce que les contaminants présents dans le sédiment peuvent affecter la restauration espérée de

l’écosystème benthique ?

1) Mesurer les métaux et contaminants organiques dans les sédiments de surface

1) Évaluer leur biodisponibilité

2) Définir et analyser des biomarqueurs adéquats pour les organismes présents

4) Évaluer l’activité génotoxique et mutagénique des sédiments

1) Mesurer les métaux et contaminants organiques dans les sédiments de surface

1) Évaluer leur biodisponibilité

2) Définir et analyser des biomarqueurs adéquats pour les organismes présents

4) Évaluer l’activité génotoxique et mutagénique des sédiments

Première approche

Métaux dans les sédiments de surface (ppm=µg/g)

Fond géochimique naturel (FGN)

1976

B-SAV-Nord

V-cent

V-aero

Les teneurs ont diminué de 30 à 90% depuis 1970

Contamination modérée jusqu’à 3 fois le bruit de fond naturel dans Vaine

Maxima à V-Nord et V-Centre

EDTA pH4 pH6

Métaux (ppm) extraits à pH4, pH6 et avec l’EDTA

Maxima àV-Nord et V-centre

Grande variation entre les extractions

• pH physiologique des tubes digestifs de

mollusques ou polychaetes

• EDTA métaux fixés sur certains minéraux et

supposés plus biodisponibles

SE

RC

BH

BWEBS

RC

BH

SE

BWE

BS

RC ~ 4000 ppm

BH

SE

BWE

BS

Contamination faible à modérée

Maxima à V-Centre

Covariation avec l’extraction EDTA

Métaux dans Hediste Succinea

Pas de relation avec les teneurs totales

du sédiment ou extraites à pH4-6

Site fortement contaminé

Polychaete déposivore

V-AERO:Faible concentration(0,016 µg/mg prot)

1 - Contamination ou biodisponibilité trop faible pour induire des MT.

2 – variations temporelles

3 – autres processus de détoxificationBSA, V-CENT, V-NORD:

Pas de détection

Métallothionéine dans Hediste Succinea (méthode ELISA)

Sections congelées parois intestinales

Les MT sont des protéines enzymatiques impliquées dans les processus de

détoxification des métaux. Elles sont aussi marqueurs de stress.

MT sur un seul site et pas de relation avec les teneurs totales ou extraites

en métaux

Biomarqueur de défense

PCB d’origine différentes Dans Vaine et BSA

HAP pétrogénique sur BSA, pyrolitique sur Vaine

Contamination typique des zones côtières affectées par des apports urbains et industriels

concentrations PCB and HAP en surface du sédiment

Marseille ≈ 12600 µg/Kg

Marseille ≈ 270 µg/Kg

= lésion primaire de l’ADN(réversible/non transmis)

TEST DES COMÈTES

= mutation ponctuelle de l’ADN

(Souches pour métaux, nitroarenes et HAPs/aromatic amine)

TEST D’AMES

= mutation ADN majeure(irreversible /

transmissible)= effet mutagénique

TESTE DES MICRONOYAUX

Tests réalisés :- Sur chaque site- sur différentes extractions (pH4, pH6, deux protocoles pour conta. organique)- 4 doses tests- avec et sans activateur métabolique pour différencier les génotoxines directes ou indirectes.

Activité mutagénique et génotoxique des sédiments

      B-SA1 V-AERO V-CENT V-NORD

Extraction métaux

pH4

Ames - + - -

Comet + + + -

MNC + + + -

pH6

Ames + + - -

Comet - + + -

MNC - + + -

Extraction organique

(hexane/dichloromet

hane)

SANSActivation

métabolique

Ames - - - -

Comet - - - -

MNC - - - -

AVECActivation

métabolique

Ames - + + +

Comet - + + +

MNC - + + +

Il apparaît une relation entre génotoxicité et contaminants,mais elle n’est pas relié aux seules valeurs de concentrations

• Effets génotoxiques des “métaux” observés sur les deux sites les plus contaminés.

• Effets génotoxiques des contaminants organiques observés uniquement avec l’activation métabolique. Le plus fort potentiel génotoxique n’est pas observé sur le site où les teneurs en HAP sont les plus fortes.• Un deuxième protocole d’extraction indique que les dérivés comme les nitroarènes et les amines aromatiques sont impliqués dans l’activité génotoxicité globale.

Programme Bertox-INSU 2010-2011

Deuxième approche : BERTOX

- Définir les interactions saisonnières entre la macrofaune, la bioturbation, les

communautés bactériennes et la physico-chimie du milieu (sédiment et eaux

interstitielles).

- Préciser l’influence des contaminants en étudiant:• Le comportement et la santé d’espèces sentinelles• La partition et la biodisponibilité des contaminants• Lévolution temporelle de biomarqueurs • Les marqueurs de génotoxicité dans les organismes

Deuxième approche : BERTOX

- Définir les interactions saisonnières entre la macrofaune, la bioturbation, les

communautés bactériennes et la physico-chimie du milieu (sédiment et eaux

interstitielles).

- Préciser l’influence des contaminants en étudiant:• Le comportement et la santé d’espèces sentinelles• La partition et la biodisponibilité des contaminants• Lévolution temporelle de biomarqueurs • Les marqueurs de génotoxicité dans les organismes

La réponse des tests de toxicité est en accord avec les teneurs en

multi-contaminants, mais aucune relation directe n’apparaît.

Eaux interstitiellesPhases minérales solides

Site VaineCentre

1 2 3 4 5 6 7

-10

-8

-6

-4

-2

0

ADN (ng/g)

-10

-8

-6

-4

-2

0

ADN extrait des sédiments

Activité des systèmes antioxydants et de résistance multixénobiotiques

ActivitéEnzyme

Antioxydante

cellule

Oxydativestress

Métaux

ERO

Diversité taxonomique et fonctionnelle des microflores du sédiment et des

organismes

Biomarqueurs de défense et dommage chez H. Succinea

Activité en GST et LDH (biotransformation des polluants organiques et état métabolique)

Métabolisme énergétique

Projet BERTOX

Echantillon

B9 1B9 2

B9 3B9 4

B9 5B10 1

B10 2B10 3

B10 4B10 5

B11 1B11 2

B11 3B11 4

B11 5

Ta

ux

de

lés

ion

s (

OT

M

2 )

0

5

10

15

20

25

5.97 ± 0.23 3.99 ± 0.16 13.60 ± 0.43

Test des comètes sur prélèvements intestinaux de H. Succinea

V-centreV-NordB9

O. Radakovitch, S. Rigaud, JM. GarnierE. Strady, B. Angeletti.

X. Moreau, L. De Jong, A. Thiéry ,

C. Gueydon, L. Malleret, P. Doumenq,

C. Di Giorgio, M. De Méo

CEREGE - Aix Marseille université

IMEP-BBE - Aix Marseille université

ISM2-AD2EM Aix-Marseille université

LBME - Faculté Pharmacie Marseille

Merci de votre attention

EPOC – Bordeaux

BIAF – Angers

OOB – Banyuls

IMEP-EMB Aix marseille université

MMS – Nantes

GIPREB

Deflandre B., Maire O., Delgard M.L., Mouret A., Ciutat A., Poirier D., Bichon S., Gremare A.

Metzger E.

Ghiglione J.F.

Mirleau P.

J.P. Amiard, PE Buffet

Bernard G., Mayot N., Grisel R