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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 1
BIOACCUMULATION DES CONTAMINANTS DANS LE RESEAU TROPHIQUE DU MERLU (Merluccius
merluccius) EN MEDITERRANEE NORD-OCCIDENTALE
BIOACCUMULATION DES CONTAMINANTS DANS LE RESEAU TROPHIQUE DU MERLU (Merluccius
merluccius) EN MEDITERRANEE NORD-OCCIDENTALE
Xavier BODIGUEL(1), Franck FERRATON(2),
Sabine CHARMASSON(3), Hervé THEBAULT(3),
Daniel COSSA(4),
Véronique LOIZEAU(1),
Capucine MELLON-DUVAL(2)
(1) Contaminants organiques, IFREMER Brest, (2) Réseaux trophiques, IFREMER Sète, (3) Radionucléides, IRSN La Seyne sur mer, (4) Mercure, IFREMER La Seyne sur mer
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 2
Durée: 2003 - 2008
MERLUMED: programme pluridisciplinaire et multi-organismesMERLUMED: programme pluridisciplinaire et multi-organismes
Programmes de rattachement: ANR-ECCO2005-2008
12 laboratoires, 30aine de personnes:
TECHNIQUES DE PECHE
RESEAU TROPHIQUE
CONTAMINANTS
PARAMETRES BIOLOGIQUES
SYSCOLAG2003-2007
PNEC2003-2006
MEDICIS2002-2008
• Sète• Brest• Nantes• Palavas les Flots• Boulogne-sur- mer
IRSN
• La Seyne sur mer
Stony Brook University
• New York
CEREGE
• Aix en Provence
CNRS
• Marseille• Arcachon• Bordeaux
IFREMER
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 3
ObjectifsObjectifs
Apports contaminants
Pertes contaminants
Atmosphère
Alimentation
MétabolisationFaeces
Reproduction (ponte)
Croissance (dilution)
Eau
Sédiment
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Trois questionsTrois questions
Y a-t-il des contaminants dans le merlu Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ?du golfe du Lion ?
Comment sont-ils arrivés ?Comment sont-ils arrivés ?
Que deviennent-ils ?Que deviennent-ils ?
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 5
Stratégie d’étudeStratégie d’étude
Les contaminants chez le merlu ?
Mesures ModèleEchantillonnage
Travaux sur la structure et la dynamique de la chaîne trophique du
merlu
Outil de prédiction
Etat des lieux de la
contamination
Processus contrôlant le devenir des
contaminants
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 6
Polychlorobiphényles : P C BPolychlorobiphényles : P C B Famille de 209 composés organiques
de synthèse (Nombre et positions des
atomes de chlore)
Utilisés surtout par l’industrie électrique
comme isolants thermiques (stabilité
thermique, résistance électrique, faible inflammabilité)
Caractéristiques d’une contamination chronique d’origine urbaine et industrielle
Interdit depuis 1987 en France
Très stables, hydrophobes, liposolubles et persistants, donc représentatifs de composés typiquement bioaccumulables.
Potentiellement toxiques
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 7
MercureMercure
Le mercure provient de sources naturelles (sols, roches, Le mercure provient de sources naturelles (sols, roches, volcanisme, végétation) ou anthropiques (industrie du volcanisme, végétation) ou anthropiques (industrie du chlore, incinération, combustibles fossiles). chlore, incinération, combustibles fossiles).
Les apports à la mer se font par voies fluviales et Les apports à la mer se font par voies fluviales et atmosphériques.atmosphériques.
Il existe une grande diversité de formes chimiques Il existe une grande diversité de formes chimiques solubles, insolubles ou volatiles (interconvertibles). Le solubles, insolubles ou volatiles (interconvertibles). Le méthylmercure (formé par les bactéries) est la forme méthylmercure (formé par les bactéries) est la forme chimique la plus toxique. chimique la plus toxique.
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 8
Césium 137Césium 137
Retombées atmosphériques :Retombées atmosphériques :
Des essais des armes nucléaires dans l’atmosphère (1945-1980 avec un pic en 1963)
De l’accident de Tchernobyl (Avril 1986)
Apports directs et indirects par lessivage du Apports directs et indirects par lessivage du bassin versant du Rhône et des fleuves côtiersbassin versant du Rhône et des fleuves côtiers
Rejets des installations nucléairesRejets des installations nucléaires
Analogue du potassium et lipophobeAnalogue du potassium et lipophobe
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 9
Phytoplancton, zooplancton, suprabenthos, crevettes, Phytoplancton, zooplancton, suprabenthos, crevettes, gobies, tacauds, merlans bleus, chinchards, anchois, gobies, tacauds, merlans bleus, chinchards, anchois,
sardines, cépoles, merlus et sédimentsardines, cépoles, merlus et sédiment
Rhône
II
I
IV
III
V
V
VI
21 CampagnesPrintemps et automne
2004, 2005, 2006
Zones d’études et principales espèces et Zones d’études et principales espèces et compartiments échantillonnéscompartiments échantillonnés
Zones d’études et principales espèces et Zones d’études et principales espèces et compartiments échantillonnéscompartiments échantillonnés
Profondeurs: 30-50m70-100m
200m400m
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 10
Phyto Zoo P. pélagiques
APPORTS : Dissous & Particulaires
Fleuve Côte Large
ACCUMULATION & PRODUCTION
TRANSFERT & EXPORTATION
Crevettes
P. benthiques
Suprabenthos
Sels nutritifs
adultes
larves
juvéniles
oeufs
Merlu
P. démersaux
RHONE
Benthos
Réseaux trophiques des merlus
merlu se nourrit de crustacés puis de poissons (pélagiques)
RT reposent sur le phytoplancton
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 11
Organotropisme: PCB (CB 153)Organotropisme: PCB (CB 153)
0
500
1000
1500
2000
Femelle 28 cm Femelle 38 cm Male 28 cm Male 38 cm
Co
nce
ntr
atio
n C
B15
3 (n
g/g
PS
) Muscle
Foie
Gonade
Merlu
Organes d’accumulation : foie et gonades femelles
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 12
Organotropisme: mercureOrganotropisme: mercure
0
0.5
1
1.5
2
2.5
HgT (µg/g, ps)
muscle foie gonade
N=338
N=19 N=28
Merlu
Organe d’accumulation : muscle
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 13
Bioaccumulation du mercureBioaccumulation du mercure
Merlu
0.1
1
10
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Taille merlu (cm)
Hg
T (
µg
/g,
ps)
Mermed-5
Atlantique (Véronique)
Mermed-1
Atlantique Gironde 1988
Atlantique Gd Vas 1988
Tecpec-2
Tecpec-3
Augmentation avec la taille des merlus à partir de 35 cm
Golfe du Lion
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 14
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Taille merlu (cm)
[CB
153]
(n
g/g
PF
)
M
F
Ind
Merlu
Bioaccumulation des PCB (CB 153)Bioaccumulation des PCB (CB 153)
Augmentation avec la taille des merlus Différenciation mâles/femelles: - effet de la croissance - effet de la ponte
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 15
Bioaccumulation du Césium 137Bioaccumulation du Césium 137
0.0
0.20.4
0.6
0.8
1.01.2
1.4
1.61.8
2.0
25-29 30-34 35-39 40-49 50-59 >60Taille merlu (cm)
Bq
kg
-1 s
ec
femelles
mâles
Merlu
Augmentation avec la taille des merlus Différenciation mâles/femelles: - effet de la croissance
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 16
Bioamplification des PCB (CB 153)Bioamplification des PCB (CB 153)
15N (niveau trophique)
Proies et merlu
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 17
Bioamplification du mercureBioamplification du mercure
Proies et merlu
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Phyto (6-63) Phyto (63-200) Zooplancton Supra Benthos Proie (Mermed-1)
Merlu (muscle)
N=19N=19
N=12 N=12
N=20
N=238
HgT (µg/g, ps)
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Bioamplification pour le Césium 137Bioamplification pour le Césium 137
Proies
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 19
Modèle bioénergétique: approche DEB (Kooijman)
Modèle bioénergétique: approche DEB (Kooijman)
1- maturitymaintenance
Repro. Storage(adults)
maturation
food faecesassimilation
reserve
feeding defecation
structurestructure
somaticmaintenance
growth
maturity(juvenils )
reproduction
gametsgamets
1- maturitymaintenance
Repro. Storage(adults)
maturation
food faecesassimilation
feeding defecation
structure
somaticmaintenance
growth
maturity(juvenils )
reproduction
gametsgamets
structure(Proteins)
Reserve = Lipids
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 20
Couplage du modèle de bioaccumulationCouplage du modèle de bioaccumulation
1- maturitymaintenance
Repro. Storage(adults)
maturation
food faecesassimilation
reserve
feeding defecation
structurestructure
somaticmaintenance
growth
maturity(juvenils )
reproduction
1- maturitymaintenance
Gametes(adults)
maturation
food faecesassimilation
feeding defecation
structure
somaticmaintenance
growth
maturity(juvenils )
reproduction
Contamination par l’alimentation
PCBsPCBs
Reserve = Lipids
structure(Proteins)
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 21
Mobilisation des PCBMobilisation des PCB
1- maturitymaintenance
Repro. Storage(adults)
maturation
food faecesassimilation
reserve
feeding defecation
structurestructure
somaticmaintenance
growth
maturity(juvenils )
reproduction
1- maturitymaintenance
Gametes(adults)
maturation
food faecesassimilation
Reserve = Lipids
feeding defecation
structure
somaticmaintenance
growth
maturity(juvenils )
reproduction
PCBs
PCBs
PCBsPCBs
PCBs
PCBsPCBs
PCBs
PCBs
PCBsPCBs
FemaleReproduction
structure(Proteins)
lfre
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 22
Mobilisation des PCBMobilisation des PCB
1- maturitymaintenance
Repro. Storage(adults)
maturation
food faecesassimilation
reserve
feeding defecation
structurestructure
somaticmaintenance
growth
maturity(juvenils )
reproduction
1- maturitymaintenance
Gametes(adults)
maturation
food faecesassimilation
Reserve = Lipids
feeding defecation
structurestructure
somaticmaintenance
growth
maturity(juveniles )
reproduction
PCBs
PCBs
PCBsPCBs
PCBs
PCBsPCBs
PCBs
PCBs
MaleReproduction
(Proteins)
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 23
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Length (cm)
PC
B 1
53
(n
g/g
WW
)
Unspecified sex datas
Females datas
Males datas
Females model
Males model
Résultat du modèle de bioaccumulation
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 24
ConclusionsConclusions Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ?Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ?
PCBPCB
AlimentationAlimentationMercureMercure
Cs 137Cs 137
Comment Comment sont-ilssont-ils arrivés ? arrivés ?
Que deviennent-ils ? Que deviennent-ils ?
OrganesOrganes BioaccumulationBioaccumulation BiomagnificationBiomagnification EliminationElimination(hors fèces)(hors fèces)
PCBPCB Femelles:Foie >G>MFemelles:Foie >G>M
Mâles: Foie > M,GMâles: Foie > M,Gouioui ouioui Femelle: ponteFemelle: ponte
MercureMercure Muscle >>F,GMuscle >>F,G ouioui ouioui nonnon
Cs 137Cs 137 Muscle >>F,GMuscle >>F,G ouioui ouioui nonnon
PCBPCB ouioui
MercureMercure ouioui
Cs 137Cs 137 ouioui
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 25
PerspectivesPerspectives
Poursuite de la détermination des niveaux de
contamination: variabilités saisonnières et
spatiales.
Poursuite de la paramétrisation et de la
validation du modèle de bioaccumulation des
PCB dans le merlu du golfe du Lion
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 26
Apports de l’écotoxicologie à la compréhension du fonctionnement des
réseaux trophiques
Apports de l’écotoxicologie à la compréhension du fonctionnement des
réseaux trophiques
Bioamplification avec le niveau trophiqueBioamplification avec le niveau trophique Bioaccumulation différente selon le sexeBioaccumulation différente selon le sexe Bioaccumulation en fonction de la croissanceBioaccumulation en fonction de la croissance
Utiliser les contaminants comme traceurs
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ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 27
MERLUMED
Remerciements auxéquipes de l’Europe et du Téthys
Teresa Mathews
Capucine Mellon-Duval
Luisa Metral
Serge Mortreux
Hélène de Pontual
Xavier.Philippon
Cyrille Przybyla
Loïc Quemener
François Roupsard
Jacques Sacchi
Chantal Salen-Picard
Jean Claude Sorbe
Hervé Thébault
Yacek Tronczynsky
Alain Veron
Xavier Bodiguel
Hélène Budzinski
Sabine Charmasson
Ysabelle Cheret
Daniel Cossa
Nicolas Courbin
Christian Fauvel
Franck Ferraton
Yvon Guennegan
Jean François Guillaud
Alain Guillou
Mireille Harmelin-Vivien
Rachel Hermand
Carole Leite
Véronique Loizeau
Denise Arlhac
Mireille Arnaud
Hervé Barone
Daniella Banaru
Alcia Bautista-VegaMerci pour votre attention
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