Etude intégrée sur l'impact des différentes classes de contaminants (composés organostanniques, métaux, HAP, PCB) sur les moules. Bioaccumulation et réponses biochimiques

Le tributylétain (TBT) a été largement utilisé comme biocide dans les peintures antisalissures des bateaux. Le TBT présent dans l'environnement marin induit chez les invertébrés des modifications hormonales et des perturbations biochimiques de certaines enzymes. Ces travaux de thèse ont porté, d'une part, sur la caractérisation de la bioaccumulation du TBT chez la moule Mytilus sp. en microcosme et sur le terrain, et d'autre part, sur l'utilisation des stéroïdes endogènes comme indicateurs d'une perturbation hormonale induite par le TBT et de différents marqueurs biochimiques. Une étude de biosurveillance utilisant la transplantation de moules en cages a été réalisée dans le Bassin d'Arcachon pendant une année afin de dresser un bilan de la contamination du Bassin par les principales classes de polluants (composés organostanniques, métaux, HAP, PCB) et d'étudier les réponses biologiques associées (taux de stéroïdes endogènes, biomarqueurs d'exposition: GST, AChE, catalase, TBARS).Tributyltin (TBT) was widely used as biocide in antifouling paints. TBT present in the marine environment induces hormonal imbalance and biochemical disturbances of some enzymes in invertebrates. The bioaccumulation of TBT by the blue mussel Mytilus sp. has been studied in both microcosm and field studies and levels of endogenous steroids, used as indicators of a hormonal disturbance induced by TBT, and of various biomarkers have been also determined according to contaminant exposures. A one-year monitoring study using transplanted mussels was performed in the Arcachon Bay in order to obtain a global evaluation of the contamination (organotin compounds, heavy metals, PAHs, PCBs) of the bay and to study the associated biological responses (endogenous steroid levels and biomarkers of exposure: GST, AChE, catalase and TBARS)

Screening of the Toxicity of Polystyrene Nano- and Microplastics Alone and in Combination with Benzo(a)pyrene in Brine Shrimp Larvae and Zebrafish Embryos

The occurrence of nanoplastics (NPs) and microplastics (MPs) in aquatic ecosystems and their capacity to sorb hydrophobic pollutants is nowadays an issue of great concern. This study aimed to assess the potential bioavailability and acute toxicity of polystyrene (PS) NPs (50 and 500 nm) and of MPs (4.5 µm), alone and with sorbed benzo(a)pyrene (B(a)P), in the embryo/larval stages of brine shrimps and zebrafish. Exposure to pristine plastics up to 50.1 mg PS/L did not cause significant impact on brine shrimp survival, while some treatments of plastics-B(a)P and all concentrations of B(a)P (0.1–10 mg/L) resulted acutely toxic. In zebrafish, only the highest concentrations of MPs-B(a)P and B(a)P caused a significant increase of malformation prevalence. Ingestion of NPs was observed by 24–48 h of exposure in the two organisms (from 0.069 to 6.87 mg PS/L). In brine shrimps, NPs were observed over the body surface and within the digestive tract, associated with feces. In zebrafish, NPs were localized in the eyes, yolk sac, and tail at 72 h, showing their capacity to translocate and spread into the embryo. MP ingestion was only demonstrated for brine shrimps. In zebrafish embryos exposed to plastics-B(a)P, B(a)P appeared in the yolk sac of the embryos. The presence of B(a)P was also noticeable in brine shrimps exposed to 500 nm NPs-B(a)P. In conclusion, NPs entered and spread into the zebrafish embryo and PS NPs, and MPs were successful vectors of B(a)P to brine shrimp and zebrafish embryos. Particle size played a significant role in explaining the toxicity of plastics–B(a)P. Our study provides support for the idea that plastics may pose a risk to aquatic organisms when combined with persistent organic pollutants such as B(a)P.This work was funded by UPV/EHU (predoctoral grant to IMA), Basque Government (consolidated research group IT810-13 and IT1302-19), Spanish MINECO project NACE (CTM2016-81130-R), French ANR (No.–10–IDEX-03-02 and Cluster of Excellence COTE (ANR-10-LABX 45). This work was performed within the framework of the Centre for Advanced Studies (CAS) project “H2020 CAS6 Nanoplastics” funded by the European Commission- Joint Research Centre (JRC/A/05)

An integrated chemical-biological study using caged mussels (Mytilus trossulus) along a pollution gradient in the Archipelago Sea (SW Finland, Baltic Sea)

International audienceMussels (Mytilus trossulus) were caged along a known pollution gradient in the inner Archipelago Sea (northern Baltic Sea) and retrieved after 71 and 121 d for the measurement of selected chemical contaminants in tissues and biological endpoints including biochemical biomarkers and growth. Additional samples were collected during the growth season from a native mussel population at an alleged reference site. Elevated concentrations of numerous contaminants (e.g., PAH) were observed in spring, apparently due to the loss of tissue mass during the winter, while also the levels of many biomarkers (e.g., glutathione S-transferase activity) were elevated. Spatial and temporal changes in the accumulation of contaminants and biological parameters were observed with some of them (e.g., growth) linked to seasonal changes in environmental factors. The results underline the importance of understanding the effects of seasonal natural factors on the growth dynamics and general condition of mussels when assessing tissue concentrations of contaminants and biological effects

Evaluation of an extraction method for a mixture of endocrine disrupters in sediment using chemical and in vitro biological analyses

Aquatic sediments are contaminated by a wide diversity of organic pollutants such as endocrine-disrupting chemicals (EDCs) which encompass a broad range of chemical classes having natural and anthropogenic origins. The use of in vitro bioassays is now widely accepted as an alternative method for their detection in complex samples. However, based on the diversity of EDC chemical properties, their common extraction is difficult and comprehensive validation of extraction methods for a bioanalysis purpose is still weakly documented. In this study, we compared the performance of several organic solvents, i.e., acetone, methanol, dichloromethane, heptane, dichloromethane/acetone (50:50, v/v), dichloromethane/methanol (50:50, v/v), heptane/acetone (50:50, v/v), and heptane/methanol (50:50, v/v), to extract a diversity of active chemicals from a spiked sediment matrix using pressurized liquid extraction. For this purpose, we defined a mixture of 12 EDCs with a wide range of polarity (2 < log Kow < 8) (i.e., estrone, 17β-estradiol, bisphenol A, o,p′DDT, 4-tert-octylphenol, fenofibrate, triphenyl phosphate, clotrimazole, PCB-126, 2,3,7,8 TCDD, benzo[k]fluoranthene, and dibenzo[a,h]anthracene). Working concentrations of each individual compound in the mixture were determined as equipotent concentrations on the basis of the concentration-addition (CA) model applied to in vitro estrogenic, dioxin-like, and pregnane X receptor (PXR)-like activities. Extraction efficiencies based on both chemical and biological analyses were assessed in triplicate in artificial blank sediment spiked with this mixture and in natural sediment contaminated by native EDCs. In both spiked and natural sediment, MeOH/DCM yields the best recovery while heptane was the least efficient solvent. Our study provided the validation of a sediment extraction methodology for EDC bioanalysis purposes, which can be used for comprehensive environmental contamination characterization

New challenges in environmental analytical chemistry : Identification of toxic compounds in complex mixtures

International audienceToxic effects evidenced in the environment are most often caused by mixtures of known and unknown pollutants. One of the key challenges in environmental chemistry and ecotoxicology is to characterize and identify those toxicants in relation with the effect. However, many of the current bottlenecks in the assessment of organic contaminants in our environment are related to the difficulty of evaluating various chemical classes and biological effects within complex mixtures and more precisely to link both approaches. To tackle these analytical challenges, the bioanalytical concept has emerged during the last decade. In this article, we describe through some outstanding examples the current limitations in the chemical-driven approach such as problems encountered for a correct evaluation of water quality when the continuous introduction of new chemicals has to be taken into account in monitoring for correct evaluation of this quality and could led to tremendous analytical costs or some of the integrated bioanalytical approaches as promising powerful tools to improve environmental risk assessment by taking into account the link presence/effect

Développement de l’analyse dirigée par les effets pour identifier les polluants de sols industriels

Grâce à des tests biologiques effectués sur un site contaminé à la créosote, une cartographie de la contamination du site a pu être mise en place. Cependant, bien que ce type d’étude permette de localiser les spots de pollution ainsi que le niveau d’impact sur le vivant, il ne fournit aucune information en ce qui concerne la nature des molécules responsables des effets délétères observés lors des biotests. Afin d’identifier les contaminants organiques présents et à l’origine d’activités biologiques, une démarche liant un fractionnement chimique ainsi que des analyses biologiques et chimiques est en cours de développement. Vingt sols ont été testés pour leur activité EROD et deux d’entre d’eux ont subi une extraction séquentielle afin de vérifier qu’une séparation des contaminants est possible par l’extraction afin d’en simplifier l’identification. Les résultats montrent qu’une activité EROD est associée aux sols en relation avec la présence de molécules de type HAP. Ce test permet aussi de discriminer les sols les plus contaminés en ce type de molécules. Les 16 HAP de l’US-EPA sont responsables de moins de 10% de l’activité observée selon le modèle de toxicité additive. Enfin l’extraction séquentielle permet une séparation des contaminants et montre aussi que l’induction de l’activité EROD est conforme au modèle additif

Comparaison de différentes approches pour l’analyse multi-résidus d’une large gamme de polluants organiques dans les milieux aquatiques

Il est maintenant avéré que les contaminants présents dans les milieux aquatiques peuvent être toxiques à l’état de traces voire d’ultra traces. Il est donc important de développer des méthodes d’analyse performantes et sensibles pouvant atteindre ces niveaux de concentration. Dans cette optique, les techniques chromatographiques couplées à la spectrométrie de masse (GC-MS et LC-MS/MS) sont généralement utilisées pour les polluants organiques.Quand on s’intéresse à ces derniers on est confronté à une gamme de composés qui possèdent des propriétés physico-chimiques diverses et variées (d’apolaires à très polaires). Ainsi, développer une analyse simultanée pour toutes ces molécules représente un challenge analytique. L’injection en mode direct de l’échantillon a pour avantage d’introduire la totalité de l’échantillon dans le système analytique. Cependant, ce procédé ne permet pas souvent d’atteindre les seuils de détection recherchés (du µg/L au pg/L). Ainsi, des techniques de pré-concentration et de purification doivent être employées. L’extraction sur phase solide (SPE) est la méthode la plus couramment utilisée. Néanmoins, actuellement, aucune phase ne permet de retenir des composés sur une large gamme de polarité. De ce fait, plusieurs phases d’extraction offrant des interactions spécifiques avec les composés d’intérêt doivent être utilisées, ceci impliquant un temps de préparation, d’extraction et de traitement de données très important. Pour réduire ces délais, un système d’extraction sur phase solide automatisée (SPE online) couplée à la LC-MS/MS a été étudié. L’objectif de ce travail a été d’évaluer les performances de la méthode d’extraction SPE online dans une optique d’analyse multi-résidus à un niveau de traces. Ce procédé analytique a été comparé aux performances obtenues avec le mode d’injection directe de l’échantillon en s’affranchissant de l’étape de préconcentration. Une liste de 64 composés modèles de polluants couramment retrouvés dans les milieux aquatiques a été utilisée. Deux phases SPE ont été testées : la première est une cartouche possédant une phase inverse couramment utilisée (Oasis HLB). La seconde est une cartouche multicouche (Oasis HLB/Strata-X-AW/Strata-X-CW/Isolute ENV +) possédant plusieurs types de phase (inverse, anionique et cationique).Une attention particulière a été portée sur les composés polaires. Les effets matriciels ont été évalués avec des tests effectués sur une eau pure, une eau de source (Evian) et une eau de rivière (Oise). Ce travail a ainsi permis de définir les avantages et les limites des différentes cartouches étudiées dans les différentes matrices

Évaluation des risques de contamination des eaux de surface par les produits phytosanitaires : application à un bassin versant viticole (projet PhytoCOTE)

Contaminations, environnements, santé et société. De l'évaluation des risques à l'action publique, Toulouse, , 04-/07/2018 - 06/07/2018International audienceL'évolution de la production qualitative viticole, s'est faite durant plusieurs décennies par l'usage souvent excessif de produits phytosanitaires. L'objectif était la lutte contre les cryptogames, les ravageurs des plantes et la gestion de la concurrence des adventices concernant les éléments minéraux, l'eau, l'espace de développement. Ces pesticides, faciles à utiliser et très efficaces, ont été appliqués durant cette période de façon systématique suivant des recommandations, généralement à l'encontre de considérations agronomiques et écologiques. Mais l'usage bénéfique de ces molécules pour les agrosystèmes trouve aussi ses conséquences dans la contamination des écosystèmes et particulièrement les hydrosystèmes, ainsi que sur la santé humaine. Le projet pluridisciplinaire PhytoCOTE (agronomie, hydrobiologie, chimie environnementale, écotoxicologie, économie) étudie l'usage des produits phytosanitaires dans les agrosystèmes viticoles, leurs transferts dans les écosystèmes connexes (eau, air, sol), leur bioaccumulation et leur potentiel toxique chez les organismes aquatiques. Le site d'étude est localisé dans le Blayais, région viticole située sur la rive droite de l'estuaire de la Gironde. Les recherches ont d'abord permis d'évaluer la contribution de parcelles viticoles aux risques de contamination des eaux de surface par les produits phytosanitaires utilisés en viticulture, en tenant compte de critères descriptifs du milieu (sols, relief, connectivité des parcelles par rapport aux cours d'eau) et des pratiques viticoles (pression phytosanitaire, degré d'enherbement des parcelles, zones tampons). Des cartes de ces risques au niveau du parcellaire ont pu être établies. Parallèlement, un suivi annuel de la variabilité spatio-temporelle des concentrations en pesticides a été mis en place dans les différents compartiments environnementaux. Le suivi des cours d'eau permanents repose notamment sur le déploiement de capteurs passifs POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Samplers) classiques à une fréquence mensuelle et de prélèvements d'eau ponctuels (bi-mensuels). L'analyse de la cartographie des risques, de la concentration en pesticides, de la modélisation des modes de conduite viticole (conventionnel, agrobiologie, agroécologie,...) et du comportement décisionnel des agriculteurs face aux choix des méthodes de protection phytosanitaire, devrait permettre d'établir des scenarii de changements de ces pratiques. Le but in fine est de proposer aux viticulteurs des mesures concrètes de nature agro-écologiques pour une réduction des usages de ces produits phytosanitaires et d'analyser comment ces mesures pourraient être influencées par les politiques publiques

Les micropolluants et la matière organique : quelles questions et quels enjeux ?

National audienc