Écotoxicologie évaluation du risque écotoxicologique

- Science des contaminants dans la biosphère et de leurs effets

- Etude des effets nocifs provoqués par des produits chimiques sur un écosystème

- Effets de l ’anthropisation sur l ’environnement

Écotoxicologie : synthèse de nombreuses disciplines

- physiques : géologie, océanographie, climatologie, hydrologie, chimie organique, chimie minérale, …

- biologiques : écologie, microbiologie, biochimie, zoologie, botanique, génétique, physiologie, épidémiologie, pathologie, …

complexe, fait appel à de très nombreuses spécialités - science transversale.

Définir le système :

Environnement, biosphère, écosystème ?

Biosphère : région de la planète qui renferme l ’ensemble des êtres vivants et dans laquelle la vie est possible en permanence (lithosphère, hydrosphère et atmosphère)

Ecosphère : biosphère + zones parabiosphèriques + haute atmosphère

Ecosystème : une partie relativement homogène de la biosphère, unité fonctionnelle en écologie

écosystème = biotope + biocénose

Écosystème : - système ouvert

- système en équilibre, évolue vers équilibre

- système dynamique

- système spécifique

- décrire et caractériser le système étudié (biotope et biocénose)

- connaître son équilibre avant perturbation

- extrapoler à d ’autres écosystèmes

Étude écotoxicologique : contamination d ’un écosystème (intrant)

polluantBiotope+biocénose

Biotope : - dégradations (hydrolyse, oxydations, photolyses, …) = réactions abiotiques- adsorption, fixation (disponible, non disponible)- transfert (dilution) à l ’intérieur de l ’écosystème ou à d ’autres biotopes

Vecteurs du polluant : - air- eau (ruissellement, percolation)

Eau de surface(ruisseau, rivière,étang, lac, océan …)

Eau souterraine (nappe phréatique, puits, …)

Effet local Effet régional Effet global

Ex : radioactivité de la centrale nucléaire de Tchernobyl DDT présent dans les glaces de l ’antarctique

Transfert biotope / biocénose :- réseau trophique- biotransformations (réactions biotiques)- accumulation dans les organismes : bioconcentration

- amplification à chaque niveau trophique : bioaccumulation ou bioamplification

biomasse Concentration xénobiotique

- toxicité : biomarqueurs, bio-indicateurs, sentinelles, …- déplacement : migration (ex : saumons / dioxines)

Ctruite

Ceau

Ctruite >> Ceau

Biomarqueur : toute réponse biologique à un produit envionmental constaté à un niveau inférieur à celui de l ’individu. Réponse mesurée ( quantifiable)ex : - activité CYP 450 (test EROD)

- induction des metallothionéines

bio-indicateurs : espèces animales ou végétales qui, en raison de leurs spécificités écologiques, jouent le rôle d ’indicateurs précoces de modifications d ’origine anthropique de l ’environnement.

- bio-indicateurs d ’effets écologiques d ’une catégories de polluants : en réagissant en moins (disparaissent) ou en plus (pullulent)

- bio-indicateurs de contamination : concentration du polluant (lichen, moules, … )

Danger : toxicité pour les organismes (bactéries, levures, algues, plantes, invertébrés, vertébrés)

- identification : type de toxicité (biocide, inhibition de la croissance, neurotoxicité, trouble du comportement, diminution de la diversité à l ’intérieur de l ’écosystème, …)

- caractérisation : relation dose/effet : - les doses toxiques / durées

- les doses sans effets observables

Évaluation du risque écotoxicologique : - danger- risque

Mise en évidence d ’une toxicité :- observation (biomarqueur, bio-indicateur, sentinelle)

- essais toxiques (end point) :

Système simple Système complexe

Récepteurgène

Écosystèmeécosphère

cellulesorgane

1 chaîne trophique

Plusieurs espèces

organisme

Pertinence et solidité des informations

Ex : écotoxicité dans en milieu aquatique

Bilan étude écotoxicologique : définir une concentration sans effet néfaste pour l ’écosystème.

- recherche des données et/ou expérimentation

- analyse critique des données information

- synthèse des informations

- définir, calculer (avec des facteurs de sécurité) la

PNEC : predicted no effect concentration

En parallèle, déterminer la contamination de l ’écosystème

- déterminer les concentration dans les différents compartiments de l ’écosystème (biotope et biocénose)

- conditions d ’utilisation, mobilité du polluant (dilution, transfert dans différents compartiments, rémanence ou dégradation, …)

souvent nécessité de définir des scénarios, hypothèses pour simplifier le problème.

PEC : predicted environmental concentration

Risque : estimation qualitative et/ou quantitative compte tenu des incertitudes inhérentes à l ’évaluation, de la probabilité de la fréquence et de la gravité des effets indésirables connus ou potentiels.

Quotient de risque (risk quotien) = RQ

RQ =PEC

PNECRQ < 1 : pas d ’effet néfaste prévu

RQ = 1 : des effets néfastes pourraient survenir (affiner l ’évaluation, réduire l ’usage, ne pas utiliser le produit)

RQ > 1 : des effets néfastes probables (ne pas utiliser le produit, réduire l ’usage)

Evaluation peut-être locale, régionale ou nationale :

- PEC locale, régionale ou nationale : dimension de la contamination, des déplacements de contaminants et donc de l ’exposition.

Evaluation aiguë ou chronique :

- en fonction des données toxicologiques : tests aiguës ou chroniques (PNEC)

Conclusion :- nombreuses difficultés car :

- discipline transversale- diversité et spécificité des écosystèmes (biotope et biocénose)- systèmes ouverts (intrants), interactions

- actuellement : toxicité aiguë (toxicité chronique ?)ex : Gambusia holbrooki

Micropterus salmoïdes

Irradiation trouble comportement

- paradigme dilution paradigme effet boomerang

Rapports écotoxicologiques :

- 9 sujets / utilisation pesticide

- 3 groupes / sujet; 4 étudiants (5) / rapport

- choix des sujets et organisation des groupes : avant le 15 février (16 heures)

- rapports à rendre avant mardi 10 mai 16 heures

- 1 rendez-vous possible