Horizon des enjeux prioritaires pour la connaissance de la qualité chimique des milieux aquatiques

1. Horizon des enjeux prioritaires pour la connaissance de la qualité chimique des milieux aquatiques H. BudzinskiLPTC – ISM - UMR 5255 CNRS - Université Bordeaux I

2. PRODUITS CHIMIQUES - CONTAMINANTS CHIMIQUES • ENV. 18 MILLIONS DE MOLECULES ENREGISTREES AU CAS • 96 % CONTIENNENT AU MOINS 1 ATOME DE C • PLUS DE 100 000 SUBSTANCES SONT COMMUNEMENT UTILISEES (30 000 > 1T) • D’ENTRE ELLES PRESENTENT UN DANGER EXISTANT OU POTENTIEL POUR L’HOMME ET SON ENVIRONNEMENT ? • UNE ÉTUDE DE L ’US EPA MET EN ÉVIDENCE LE FAIT QUE SUR LES 3000 SUBSTANCES MAJEURES • 43% N ’ONT PAS DE DONNÉES TOXICOLOGIQUES • 7% SONT COMPLÈTEMENT RENSEIGNÉES

3. Une bonne évaluation des risques chimiques ? Estimation des rejets Identification des dangers Relation concentration - effets Comportement dans l ’environnement Concentrations sans effet (PNEC) Concentration dans l’environnement (PEC) Caractérisation du risque

4. 1- manque d ’informations : rejets et pertes, exposition, toxicologiques, écotoxicologiques, effets des mélanges,… 2- incertitudes des mesures : représentativité, erreurs,… 3- conditions d ’observations : pertinence, variabilité,… 4- inadaptation des modèles Incertitudes dans l’évaluation du risque 3 2 1 Toxicité à long terme Données sur le terrain Données épidémiologiques Toxicité chronique Toxicité aiguë Effets Mesures sur le terrain Modèles de prédiction dynamique en non-équilibre Modèles de distribution dynamique à l’équilibre Données physico-chimiques de base Modèles de partage statique Exposition 3 2 1 compréhensif détaillé, raffiné initial, préliminaire Complexité Pertinence Coût Niveaux

5. Quelques questions générales • Quelles molécules ? • Quels compartiments ? • Que choisir et pour quoi faire? (ex : présence et/ou biodisponible?; cible sanitaire et/ou enviornnementale?, …) • Quelles méthodes?

7. Echantillonnage : • Matériel (ex : nalgène pour Glyphosate, verre pour HAP) • Préparation du matériel (ex : calcination – ultra-traces) • Méthodologie (pompes, bouteilles, bennes…) • Stratégie (réplicats, pools, hauteur colonne d’eau, …) – paramètres accompagnateurs (granulo, %CO, % lipides, …)

8. Focazio et al. (2008)

9. Echantillonnage : • Matériel (ex : nalgène pour Glyphosate, verre pour HAP) • Préparation du matériel (ex : calcination – ultra-traces) • Méthodologie (pompes, bouteilles, bennes…) • Stratégie (réplicats, pools, hauteur colonne d’eau, …) – paramètres accompagnateurs (granulo, %CO, % lipides, …)

10. Dans les effluents de station Dans les systèmes naturels Variabilité des mesures Prélèvements moyennés – intégrés??

11. Référentiel à définir spécifiquement pour les sédiments et les organismes (??) • Sédiments • Hétérogénéité granulométrique (tamisage, broyage ? Risques de contamination) • CO%, black carbon% • Hétérogénité spatiale et temporelle (pools, fréquence?) • Organismes • Lipides • Cycle annuel • Stade de vie • Organes? • Compartiment (benthique, pélagique)

12. Cas particulier de la phase particulaire (composés hydrophobes et autres??) • Peu ou pas pris en compte à l’heure actuelle mais peut être majeur (cas des HAP) (entre 50 et 90% en phase particulaire – variable selon les composés – plus marqués pour les lourds) • Problème méthodologique : filtration, centrifugation (volumes d’eau, conditions de préparation, blancs, …) • Quels composés : hydrophobes ou autres?

13. Rôle de la phase particulaire

14. PNEC PEC Couplage Chimie/Biologie ? Contaminant Pathologie • Bioaccumulation • Biotransformation • Perturbations Fonctionnelles • Génotoxicité • Génomique – Protéomique • … Air Organismes Eau Sédiment • Sources-Introduction - Présence - Transformation • Biodisponibilité • Transfert = Devenir - Exposition ?

15. Deux exemples : • Métabolites des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) • « Effect-Directed Analysis » (EDA)

16. DEVENIR D’UN XENOBIOTIQUE Accumulation HAP Distribution Muta. Cancéro. Repro. Altérations ADN Interactions Prot Absorption Métabolisation Excrétion

17. HAP Composés Hydrophobes Oxydation Phase I METABOLITES Toxicité Electrophiles Conjugaison Phase II METABOLITES Excrétion Hydrophiles

18. CONTAMINATION EN HAP DES TISSUS 2000 Bivalves Marée noire « Erika » Décembre 1999 200 Poissons AFSSA, 2003

19. L’étude des métabolites de HAP permet d’une part de mieux comprendre l’exposition des organismes aux HAP et d’autre part d’établir un lien entre exposition et effets biologiques comme les altérations de l’ADN. Exposition Concentration externe biodisponible Dose interne Dose biologique efficace Effets

20. Comparaison des teneurs en HAP des muscles et des teneurs en métabolites biliaires de 2000 à 2002 1298

21. Identification des composés toxiques dans l’environnement Approches classiques Limitations actuelles : lienschimie / biologiedifficiles • Chimie : dosage de polluants cibles • Biologie : biotests pas toujours spécifiques mais • peut voir des “choses” sans cibler nouveaux contaminants produits de biotransformation mécanismes de toxicité ? ? ?

22. Approche possible Comment déconvoluer ? Fractionnement d’échantillons = simplification(physico-chimique, affinité, …) Tests Ecotoxicologiques (Cancérigène Mutagène Reprotoxique - CMR) Identification Moléculaire des polluants Procédure : Fractions toxiques Fractions non toxiques biotests biotests biotests Caractérisation chimique Fractionnement chimique Sample Fractionnement chimique tox tox

23. GC/MS ???

24. Houtman, 2007 ????

25. Toutes ces questions dépendent du composés a doser

26. Focazzio et al., 2008 • On dose bien ce que l’on connait (danger des coincidences) • Impossible de tout doser • Composés nouveaux - Composés inconnus (transformations, …) • Quels composés ? • Fort impact des usages et du mode de vie • Actualisaton (veille technique mais aussi sociétale)