L'écotoxicologie peut se définir, de la façon la plus simple, comme l'étude des

polluants toxiques dans les écosystèmes. Cette discipline scientifique est donc à

l'interface entre l'écologie et la toxicologie. Son objectif est d'évaluer les modalités

par lesquelles les polluants sont introduits et circulent dans les écosystèmes, depuis

les milieux contaminés (air, eaux et sols) jusqu'aux communautés vivantes. À

l'image de toutes les démarches écologiques, l'écotoxicologie comporte plusieurs

niveaux d'investigation. À celui de l'individu, elle étudie les perturbations

fonctionnelles (écophysiologiques) produites par l'exposition des êtres vivants

« dans la nature » à tel ou tel polluant, ainsi que les conséquences qui en résultent

pour les populations affectées (niveau démoécologique). La partie la plus spécifique

de l'écotoxicologie se situe au niveau synécologique, c'est-à-dire au niveau des

mosaïques d'écosystèmes (ou paysages) et de la biosphère tout entière. [1]

L'écotoxicologie comporte, outre ses aspects fondamentaux, de nombreux domaines

d'applications relatifs à la prévention des pollutions et à la lutte contre celles-ci. Elle

contribue à la surveillance permanente des polluants dans l'environnement, en

particulier par l'usage de biomarqueurs et d'indicateurs biologiques de pollution.

Enfin, un des derniers domaines de l'écotoxicologie, qui connaît aujourd'hui un

développement important, est celui de la prévision de l'impact potentiel d'un

polluant sur l'environnement. Cela permet de se prémunir contre des situations

ingérables qui résulteraient de la commercialisation à grande échelle d'une substance

chimique qui s'avérerait a posteriori dangereuse pour les écosystèmes et les

populations humaines exposées.

1

I) Quelques généralités

A) Ecotoxicologie   : fondement et applications

L’écotoxicologie étudie les impacts des agents polluants sur la structure et le

fonctionnement des écosystèmes. Un agent polluant est une substance naturelle ou de

synthèse que l’homme introduit dans l’environnement ou dont l’homme modifie la

répartition dans les différents compartiments de la biosphère. Les effets d'un agent

polluant dépendent de plusieurs facteurs comme par exemple l'évolution du polluant

dans le milieu, le mode et la voie d'administration du polluant. L’objectif de

l’écotoxicologie est avant tout la prévention. Pour cela, l’écotoxicologie caractérise le

risque d’une substance en fonction :

du danger de la substance,

de la probabilité d’exposition à cette substance.

Le danger en fonction de la toxicité intrinsèque de la substance. Cette toxicité est

évaluée en laboratoire à l’aide de tests sur différents organismes de la chaîne

trophique, et permet de déterminer une concentration en dessous de laquelle la

substance n’a pas d’effets nocifs sur l'organisme testé.

« Les activités humaines ont fortement perturbé la planète et ses habitants. Tout en

étant conscients que beaucoup de nos activités ont eu des conséquences néfastes, nous

sommes prêts à accepter un certain niveau de nuisances comme prix à payer pour le

progrès. Mais comment mesurer ce niveau de nuisance et que peut-on tolérer ? Tandis

que les niveaux inquiétants de pollution de nos grandes villes sont dénoncés de façon

répétée par le public, la production, l’utilisation et le rejet de quantités toujours

croissantes de nouveaux produits chimiques se poursuivent. Nous n’avons pas une

idée claire de la manière dont les milliers de substances présentes dans l’air, l’eau et

le sol agissent sur nous et les autres espèces qui partagent la Terre avec nous. Nous

avons incontestablement accompli un certain degré de « vivre mieux avec la chimie »,

et même si nous sommes maintenant conscients que le développement illimité suppose

des sacrifices, nous ne savons pas encore grand-chose sur ce que sera le prix à payer.

Il faut recruter des experts pour étudier les conséquences des activités humaines,

estimer le risque pour notre santé et l’environnement et, si ces risques sont

2

inacceptables, nous protéger des effets des produits que nous avons fabriqués et des

déchets que nous avons produits ; ces experts sont les écotoxicologues. » [2]

II) Les risques toxicologiques et écotoxicologiques

A) Comment mesure-t-on la toxicité d’une molécule ?

L’eau de la nature est de plus en plus polluée par des substances chimiques rejetées par les

sociétés humaines, Il n’est pas rare en effet, même dans les pays industrialisés, qu’une affaire

éclate au sujet d’eaux du robinet ne respectant pas les normes. Sont généralement incriminées,

les pollutions bactériologiques, et les pollutions par les nitrates, pesticides et métaux lourds.

1) Toxicité aiguë

La toxicité aiguë résulte d’une exposition au toxique sur un temps court par rapport à la durée

de vie de l’organisme. Elle est généralement liée à une forte dose mais peut également être

associée à une concentration plus faible d’une substance très toxique. Elle conduit à de graves

troubles physiologiques voire à la mort des organismes. Les pathologies considérées sont

nécessairement à développement rapide car elles sont détectées en employant des essais de

courte durée.

2) Toxicité chronique

La toxicité chronique fait suite à une exposition à un polluant, généralement à de faibles

concentrations, mais sur une longue durée. Elle concerne aussi les pathologies qui se

développent dans la durée. Les effets chroniques sont favorisés par des contaminants qui

s’accumulent durablement dans les tissus de l’organisme. Elle se traduit souvent par des effets

tels que des perturbations de la reproduction, des malformations lors du développement, des

retards de croissance, des cancers, une baisse de l’immunité...

3

Figure ° 1 : Différence entre toxicité aigüe et chronique (Agence de l'Eau RMC,

2002) [3]

B) Différents types d’effets toxiques

Figure ° 2 : Tableau des différents types d’effets toxiques

4

1) Histoire de Minamata

Intoxication au mercure observée, dès 1956, dans la ville de Minamata (petit port japonais de la

côte ouest de l'île de Kyūshū), d'abord chez les chats, puis chez les pêcheurs et leur famille qui

ont consommé du poisson ou des coquillages. Cette intoxication, qui, au début du 21e siècle,

selon les statistiques gouvernementales, avait fait 2 265 victimes officielles dont 1 784 étaient

mortes, est la conséquence de la pollution de la mer par le méthylmercure déversé de 1932 à

1968 dans la baie de Minamata par les usines chimiques de la société Shin Nippon Chisso. Le

méthylmercure, ingéré par les poissons et les coquillages, s’est concentré dans les tissus de ces

animaux. C'est l'absorption par l'organisme humain de ce toxique a provoqué, à la longue

exposition, des troubles du système nerveux. Le tableau clinique est celui d'une

encéphalopathie avec atteinte du cervelet ; il se compose des symptômes suivants : troubles

mentaux, difficultés d'élocution, ataxie, paralysie, convulsions, réduction du champ visuel,

difficultés de l'audition et, dans les cas les plus graves, coma convulsif éventuellement suivi de

mort. Le traitement est limité. Cette intoxication peut laisser des séquelles ou conséquences

nerveuses considérables : séquelles psychomotrices (paralysies multiples) et troubles mentaux. [4]

2) Les perturbateurs endocriniens

L'expression perturbateur endocrinien (PE, ou aussi « leurre hormonal », « xéno-œstrogène »,

« disrupteur endocrinien », etc.) a été créée en 1991 par Theo Colborn pour désigner toute

molécule ou agent chimique composé xénobiotique ayant des propriétés hormono-mimétiques

et décrit comme cause d'anomalies physiologiques et de reproduction.

Trois modes d'action différents 

Un perturbateur endocrinien (PE) est défini comme une molécule pouvant interagir au niveau

du mécanisme d'action hormonale. Ces molécules interfèrent avec le fonctionnement des

glandes endocrines ou des organes cibles par trois types d'effets :

Effet mimétique (ou agoniste) : imitation de l'action d'une hormone naturelle

(comme une fausse clé dans les « serrures biologiques » qui existent dans les

organes et cellules) ;

Effet de blocage (ou antagoniste) : blocage de l'action d'une hormone naturelle

(en saturant les récepteurs cellulaires, par exemple) ;

5

Effet perturbant (ou d'interférence) : perturbation, soit gêne ou blocage de la

production, du transport, ou du métabolisme des hormones ou des récepteurs,

induite par une action hormonale anormale dans l'organisme qui interfère avec

les processus métaboliques ou de croissance et division cellulaire. Ces

perturbations sont d'autant plus graves qu'elles se produisent tôt (fœtus,

embryon, jeune enfant, car des effets irréversibles peuvent être induits, y

compris des malformations génitales). [5]

Depuis les années 1980, les alligators du lac Apopka en Floride présentent  diverses anomalies de leur appareil reproducteur dont un pénis de petite taille. Ce schéma compare la longueur et le diamètre du pénis des alligators issus de deux zones de ce lac pollué (en vert) à ceux qui vivent  dans un  lac non pollué (en marron). Il montre une diminution notable et statistiquement significative. S’ajoutent diverses anomalies au niveau des taux d’hormones circulantes et de la structure cellulaire des testicules chez les mâles et des ovaires chez les

femelles. [6]

Figure ° 3:

Perturbateurs endocriniens et anomalies chez les alligators, (d’après L. Guillette et al. 1996).

3) La biodisponibilité

La biodisponibilité se définit comme la propriété d’un élément ou d’une substance d’atteindre

les membranes cellulaires des organismes vivants. Il s’agit d’un des paramètres essentiels de la

toxicité car un changement de la biodisponibilité d’un polluant équivaut à un changement de

toxicité. C'est le statut physique (adsorbé, solubilisé) ou chimique (complexé, ionisé) dans

lequel se trouve un polluant et qui conditionne son écotoxicité. Un polluant biodisponible est

un polluant auquel les organismes sont exposés.

6

Ce schéma figure l'importance de

la notion de biodisponibilité

dans le risque toxique. Un

polluant, dans un compartiment,

peut-être à la fois toxique et non

toxique pour un organisme en

raison de sa biodisponibilité ou

non. Si nous prenons l'exemple

du Hg fixé dans les sédiments, il

est, sous cette forme, non

toxique pour les organismes qui

vivent dans les sédiments car

non biodisponible. Le Hg qui se

trouve en solution dans les

sédiments est, à l'inverse,

toxique pour les

organismes des sédiments car

biodisponible pour ceux-ci.

Figure ° 4: La biodisponibilité, paramètre essentiel de la toxicité. [7]

4) La bioaccumulation

La bioaccumulation est l’accumulation de substances toxiques dans les tissus des organismes

vivants. C'est le cas par exemple des toxiques cumulatifs qui vont s'accumuler dans les tissus des

organismes et dont les effets toxiques ne se produiront que lorsque leur dose d'effets sera atteinte. [8]

Tous les organismes vivants sont ainsi capables, à

divers degrés, d'accumuler des substances toxiques,

ce qui peut, dans un certain nombre de cas, entraîner

des phénomènes de transfert et d'amplification dans

la chaîne alimentaire, avec des teneurs observées

d'autant plus fortes que l'organisme est élevé dans la

chaîne alimentaire. Le paramètre utilisé est le facteur

de bioconcentration (BCF) qui mesure la

concentration du polluant dans l’organisme.

7

Figure ° 5 : Processus de bioaccumulation. (ppm= partie par million = milligramme par litre ou

milligramme par kilo)

• La concentration du polluant augmente en montant le long

de la chaîne alimentaire

Figure ° 6 : Pyramide écologique de la masse

accumuléé au DDT

III) Outils de reconnaissance d’une molécule X

donnée en écotoxicologie

Afin de gérer les enjeux liés à la présence de substances toxiques et de leurs effets sur le milieu

aquatique, il est nécessaire de développer des outils de mesure qui permettent d’évaluer les

conséquences des contaminations.

1) Les bio-essais

Principe   :

Les essais de toxicité sont des tests en laboratoire au cours desquels une population

d’organismes aquatiques est exposée à un polluant dont on veut estimer la toxicité afin

d’évaluer les niveaux de concentration provoquant des effets toxiques (mortalité, baisse

de reproduction, baisse de respiration, …). Ces tests sont menés dans des conditions

contrôlées de lumière, température, milieu de culture ou support d’élevage. L’accent est

mis sur la standardisation et la reproductibilité des mesures réalisées, de manière à

obtenir une information fiable sur le phénomène de toxicité. Pour autant, les multiples

facteurs influençant en milieu naturel ne sont pas pris en compte, ce qui ne permet pas

8

une extrapolation directe à l’échelle de l’écosystème. Ce type d’outils permet d’évaluer

le danger lié à une substance toxique. En ce sens, ils ont un rôle préventif dans la

gestion des risques.

Figure ° 7 : Tableau représentant les avantages et les inconvénients d’un bio-essai

2) Les biomarqueurs

Principe  :

Le principe des biomarqueurs est de mesurer les molécules biochimiques produites (en

général, des molécules de détoxication) ou inhibées dans l’organisme en présence de

toxiques. Ainsi, on mesure la réaction des organismes aquatiques à l’échelle de la

cellule, avant que les effets toxiques ne soient létaux ou sublétaux. Le plus souvent ces

mesures sont réalisées sur des poissons, parfois sur des mollusques. Les biomarqueurs

permettent des mesures de phénomènes de défense à des expositions toxiques. Ce sont

donc bien des effets qui sont mesurés, au même titre que les bio-indicateurs, ce qui en

fait de bons outils de

diagnostic. Cependant,

la toxicité étant

démontrée avant

perturbation notable du

métabolisme, il est

possible d’exploiter

cette information en

terme de gestion des

risques.

9

Figure ° 8 : Têtard fluorescent

• Têtard rendu fluorescent grâce à un marqueur génétique spécifique des perturbateurs

endocriniens agissant sur la fonction thyroïdienne. On a introduit dans le génome de cet

animal le gène de la protéine fluorescente verte (GFP, green fluorescent protein). On

s'arrange pour que cette protéine ne soit produite que si un perturbateur endocrinien est

présent dans le milieu, ce qui va entraîner une fluorescence verte, comme sur cette

photographie. Ce type d'animaux transgéniques permet ainsi de repérer rapidement et de

façon fiable si l'eau de rejet d'une industrie ou d'une station d'épuration contient ou non

des polluants.

Figure ° 9 : Tableau représentant les avantages et les inconvénients d’un biomarqueur

3) Les bioindicateurs écologiques de toxicité

Principe  :

L’utilisation de bioindicateurs écologiques de toxicité repose sur le principe de sélection des

organismes aquatiques résistants aux pollutions au détriment des organismes sensibles.

En effet, à l’échelle d’un peuplement, les individus ou les espèces les plus faibles vont

disparaître sous la pression du polluant (mort ou fuite), laissant la possibilité aux espèces

résistantes de se développer davantage. Ce phénomène entraîne l’établissement de peuplements

dont la structure reflète la qualité de l’eau, notamment au travers de l’analyse des

présences/absences. L’inventaire des organismes aquatiques indicateurs de pollution présent

10

dans un milieu permet d’évaluer le niveau de contamination de ce milieu. Il s’agit dans ce cas

d’outils permettant de mesurer l’effet des substances toxiques. Ils ne peuvent donc pas être

utilisés à titre préventif, mais plutôt comme outils de diagnostic. [10]

Figure ° 10 : Principe d'un bioindicateur 

• Une espèce bioindicatrice traduit la contamination du milieu par son abondance ou son

absence. Prenons l'exemple d'un élément minéral indispensable pour illustrer la « dose

administrée» de la courbe. Une espèce va mourir si cet élément manque ou au contraire si

celui-ci est en concentration trop élevée. Entre ces 2 concentrations, de carence ou d'excès, elle

va vivre dans un intervalle de tolérance plus ou moins important en fonction des limites

déterminées par ces concentrations (avec un maximum de développement pour l'intervalle

d'optimisation). Une espèce bioindicatrice va être choisie par l'étendue de son intervalle de

tolérance :

étroit : espèce pollusensible,

large : espèce pollutolérante.

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Figure ° 11 : Intervalle de Tolérance des bioindicateurs

Figure ° 12 : Tableau représentant les avantages et les inconvénients d’un bioindicateur

IV) La prise en compte des toxiques par la réglementation

Au travers des différents textes réglementaires traitant de la qualité des milieux aquatiques ou

plus spécifiquement des rejets industriels, la prise en compte des pollutions à caractère toxique

implique deux modes d’actions :

limiter l’exposition des milieux aquatiques aux polluants en agissant sur la

source (autorisations de rejets, règles d’homologation des substances produites,

maîtrise des émissions,…),

concilier les usages de manière à préserver un milieu de qualité satisfaisante

(programme d’actions territoriales notamment).

A) Comment éviter les substances toxiques des produits cosmétiques ?

Pour protéger sa santé, il est nécessaire d'éviter les produits les plus toxiques. Premier réflexe :

éviter l'achat impulsif et toujours détailler les étiquettes ! On peut aussi faire confiance aux

produits portant un label écologique.

1) Décrypter les étiquettes

Pour repérer les ingrédients néfastes pour la santé, il faut s'armer de patience, et quelquefois

d'une loupe, et détailler la liste d'ingrédients indiqués sur l'étiquette du produit. Certains sites

Internet indépendants proposent des banques de données d'ingrédients contenus dans les

produits cosmétiques et indiquent leurs effets sur la santé. On peut trouver une base de données

de ce type sur le site Laveritesurlescosmetiques.com.

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2) Privilégier les labels écologiques

Les labels français Cosmébio Bio et Eco. [11]

Le label Cosmébio Bio certifie qu'au minimum 95 % des végétaux

utilisés et 10 % de l’ensemble des ingrédients sont issus de l’agriculture

biologique.

Le label Cosmébio Eco garantit qu'au minimum 50 % des ingrédients végétaux et 5 % de l’ensemble des ingrédients sont issus de l’Agriculture Biologique.

De plus, ces deux labels apportent la garantie que les cosmétiques ainsi labellisés sont composés au minimum de 95 % d’ingrédients naturels ou d’origine naturelle.

Le label allemand BDIH

Ce label est plus exigent que les labels Cosmébio. Les Cosmétiques doivent être formulés à partir de matières premières naturelles, issues du règne végétal ou minéral. Sont interdits : les colorants, les produits de la pétrochimie, les parfums de synthèse, l'irradiation, les tests sur animaux...

L'Eco label européen

Il distingue les produits ou les services plus respectueux de l'environnement. On le trouve seulement sur les savons, les shampoings et les après-shampoings.

En plus de certifier le contenu, ces labels écologiques reposent sur une approche globale et prennent en compte le cycle de vie complet du

produit, de l'extraction des matières premières, à la fabrication, la distribution, la gestion des déchets…

Le label « Four Free »

Pour les vernis à ongles, il existe le label « Four free » qui garantit l'absence des quatre substances les plus dangereuses que les vernis peuvent contenir : les phtalates, le formaldéhyde, le toluène et le camphre synthétique. Il faut savoir qu'il existe aussi des vernis à l'eau qui contiennent 85 % de substances naturelles.

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Etant à l'interphase entre l'écologie et la toxicologie, l'écotoxicologie est une discipline qui étudie les substances chimiques contenus dans l'environnement que ça soit terrestre ou aquatique. Elle sert néanmoins comme outil de prévention, de diagnostic de molécules ou substance potentiellement nocive pour les êtres-vivant y compris l'homme et l'écosystème en entier.

On peut diviser la toxicité d'une substance en deux : une toxicité aigüe qui est d'une courte durée et brève et une toxicité chronique, dans ce cas on parlera d’une toxicité à long terme. Plusieurs effets toxiques des substances chimiques ont été mesurés comme par exemple des substances se comportant comme des hormones et ainsi perturbant la reproduction de l'espèce.

Cependant, l'être-humain a été toujours confronté à des problèmes mais arrive à prendre à la fin le dessus de ce qui le menace en essayant de retrouver des astuces et moyens pour moins souffrir, c'est ainsi des outils de préventions et de diagnostics ont été mis en place. Chaque méthode à un côté positif (avantage) et un autre coté plutôt négatif (inconvénient), des espèces d'animaux comme la Daphnia magna qui constitue un outil bioindicateur en écotoxicologie car elle réagit de différentes manières pour chaque substance chimique introduite dans le milieu.

En final, pour diminuer les risques d'intoxication de l'environnement par les produits commerciaux, des labels ont été mis en évidence comme moyens de certificats et de contrôles.

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