Behavioural and Physiological Responses of Gammarus pulex Exposed to Cadmium and Arsenate at Three Temperatures: Individual and Combined Effects

This study aimed at investigating both the individual and combined effects of cadmium (Cd) and arsenate (AsV) on the physiology and behaviour of the Crustacean Gammarus pulex at three temperatures (5, 10 and15°C). G. pulex was exposed during 96 h to (i) two [Cd] alone, (ii) two [AsV] alone, and (iii) four combinations of [Cd] and [AsV] to obtain a complete factorial plane. After exposure, survival, [AsV] or [Cd] in body tissues, behavioural (ventilatory and locomotor activities) and physiological responses (iono-regulation of [Na+] and [Cl−] in haemolymph) were examined. The interactive effects (antagonistic, additive or synergistic) of binary mixtures were evaluated for each tested temperature using a predictive model for the theoretically expected interactive effect of chemicals. In single metal exposure, both the internal metal concentration in body tissues and the mortality rate increased along metallic gradient concentration. Cd alone significantly impaired both [Na+] and [Cl−] while AsV alone had a weak impact only on [Cl−]. The behavioural responses of G. pulex declined with increasing metal concentration suggesting a reallocation of energy from behavioural responses to maintenance functions. The interaction between AsV and Cd was considered as ‘additive’ for all the tested binary mixtures and temperatures (except for the lowest combination at 10°C considered as “antagonistic”). In binary mixtures, the decrease in both ventilatory and locomotor activities and the decline in haemolymphatic [Cl−] were amplified when respectively compared to those observed with the same concentrations of AsV or Cd alone. However, the presence of AsV decreased the haemolymphatic [Na+] loss when G. pulex was exposed to the lowest Cd concentration. Finally, the observed physiological and behavioural effects (except ventilation) in G. pulex exposed to AsV and/or Cd were exacerbated under the highest temperature. The discussion encompasses both the toxicity mechanisms of these metals and their interaction with rising temperature

Selection of reliable biomarkers from PCR array analyses using relative distance computational model: Methodology and proof-of-concept study

10.1371/journal.pone.0083954PLoS ONE812-POLN

Bio essais et bio indicateurs de toxicité dans le milieu naturel

The monitoring of toxic substances in aquatic environments relies on chemical analyses, which, as everyone knows, gives only a partial vision of the quality, and the interpretation of which remains a highly delicate matter. It is therefore necessary to develop in addition to these analyses, biological warning systems which would indicate a toxic impact or an impact risk. The objective of this study is to determine bio-test choice criteria (standardized approach used in laboratories on samples collected in the environment). A number of methods are thus reviewed and described desmontrating that there is not a universal method, or in other words, that there is not as much redundance as complementarity among different bio-tests and among bioindicators. The weaknesses and the points to be developed are also mentioned. / La surveillance des substances toxiques dans le milieu aquatique repose actuellement sur des analyses chimiques, dont on sait malheureusement qu'elles ne représentent jamais qu'une vision partielle de la qualité, et dont l'interprétation reste délicate. Il convient donc, en complément de ces analyses, de développer des systèmes d'alerte biologiques, qui indiqueraient un impact toxique ou un risque d'impact. L'objet de cette étude était dans cet esprit de dégager les critères de choix de bio essais (démarche standardisée, pratiquée en laboratoire sur échantillons prélevés dans le milieu). Un certain nombre de méthodes sont ainsi passées en revue et commentées, montrant au passage qu'on ne peut proposer de méthode passe partout, ou en d'autres termes qu'il n'y a pas tant de redondance que complémentarité entre différents bio essais et entre bio indicateurs. Les lacunes et les points à développer sont également mentionnés

Indice d'écotoxicité des effluents

A French Water Agency (Artois-Picardie) asked Ineris and Cemagref to provide an index of effluent toxicity from results of 8 bioassays performed on 30 industrial effluents. The Effect Concentration EC10 was chosen as a general parameter of toxicity to compare effluents. Then, multivariate statistical analyses in parallel to experts assessements provided a calculated index on three bioessays leading to a general evaluation of the ecotoxicity of an effluent. / Ce rapport est établi à l'issu de l'étude interagences, confiée à l' INERIS et au CEMAGREF par l'agence de l'eau Artois Picardie, visant à définir une batterie d'essais et un indice de toxicité des effluent industriels. Cette étude partait d'un jeu de données réelles obtenu par la mise en oeuvre de huit essais sur 30 effluents. Une note de synthèse de dix-huit pages est disponible qui reprend les principales conclusions de ce rapport. La première phase de cette étude nous a permis de proposé un critère unifié de toxicité la CE 10. Nous avons également proposé un critère quantitatif de génotoxicité le facteur d'induction que nous appliquerons à l'essai sur Xénope. Dans le cas du Mutatox seul un critère qualitatif à trois modalités nous a semblé raisonnable. L'analyse des données par des méthodes statistiques multivariées : analyse en composantes principales, analyse discriminante, montre l'absence de corrélation entre les essais de génotoxicité et les essais de toxicité. Par ailleurs il apparait illusoire de définir un indice de toxicité spécifique à certaine branches d'activité comme cela avait été envisagé au départ de l'étude. L'indépendance entre la génotoxicité et la toxicité nous a conduit à proposer le traitement de la toxicité et de la génotoxicité. En matière de génotoxicité le nombre d'essais et des avis d'experts au moyen d'une régression de type PLS. Nous proposons de retenir les essais de toxicité chronique sur algue et cériodaphnie conjointement avec un essai de toxicité aîgue sur Daphnia magna. Ce dernier essai permet d'assurer la continuité entre les évaluations précédentes de la toxicité des effluents et le nouvel indice. L'indice obtenu s'ajuste très bien à la moyenne des avis experts et peut-être calculé de façon simple à partir des CE10 obtenues sur les différents essais. Il est d'ailleurs possible d'introduire le débit de l'effluent pour tenir compte de la charge toxique. Bien que légèrement différent, cet indice reste très proche du barème québecois BEEP utilisé pour la biosurveillance des effluents industriels sur le fleuve Saint-Laurent. Enfin cette étude a montré la necessité de disposer de données validées et traçables et nous a conduit à recommander que les essais soient confiés à des laboratoires sous assurance et contrôle qualité

Essais biologiques pour l'évaluation de la toxicité chronique des rejets

Based on an investigation conducted near laboratories, the authors suggest a series of tests on algae, micro-shellfish and fish susceptible of being rapidly used in France by water agencies to measure waste chronical toxicity. The suggested methods are justified depending on information they bring about long-term impact risks of effluents, their ecological relevance and their performance: rapidity, feasability, sensitivity, repeatability. The comparison of toxicity results obtained in Canada on different types of effluents with the suggested tests, demonstrates the complementarity of these methods. / A partir d'une enquête auprès de laboratoires, les auteurs proposent une batterie d'essais sur algues, microcrustacés et poissons susceptibles d'être rapidement utilisés en France par les Agences de l'eau, pour la mesure de la toxicité chronique des rejets. Les méthodes proposées sont justifiées en fonction des informations qu'elles apportent sur les risques d'impacts à long terme des effluents, de leur pertinence écologique et de leur performance : rapidité, faisabilité, sensibilité, reproductibilité. La comparaison de résultats de toxicité obtenus au Canada sur divers types d'effluents, à l'aide des essais proposés, permet de mettre en évidence la complémentarité de ces méthodes

Introduction

National audienceIntroduction d'un ouvrage de droit de l'environnement où les grands enjeux du développement durable et des normes sont abordés succinctement du point de vue environnementaliste