Soutenance mémoire
Présentation du cadmium
Le Cadmium (Cd) est un métal blanc argenté avec des teintes de bleue pâle (Fig. 12 A), appartenant à la famille des métaux de transition. Le Cd élémentaire a un numéro atomique de 48 et une masse atomique de 112,4 g/mol. La valence Cd2+ est la valence la plus souvent rencontrée dans l’environnement (McLaughlin et Singh, 1999).
Ayant des propriétés physico-chimiques proches de celle du zinc, il fond à 320,9 °C et bout à 767 °C, lors de son ébullition, il se dégage des vapeurs jaunes toxiques. Sa densité est de 8650 kg/m3 , il est ductile (résistant à l’étirement), malléable et résiste à la corrosion atmosphérique, ce qui en fait un revêtement de protection pour les métaux ferreux, il s’oxyde très peu à température ambiante et brûle dans l’air en donnant l’oxyde anhydre CdO (Adriano, 1986). Le Cd est un élément rare et réparti uniformément dans la croûte terrestre, où sa concentration moyenne est de 0,15 à 0,20 mg/kg (Fleischer, 1974; Hiatt, 1975), il est géochimiquement liées au zinc dans les minéraux, à raison de 0,1% à 1% sous forme d’impuretés, il n’existe pas de minerai utilisable industriellement pour l’extraction du cadmium. En faite, le Cd peut être considérés comme un sous produit de l’extraction de minerais de zinc, de plomb, et accessoirement de cuivre. Les minerais les plus importants sont la greenockite (CdS) (Fig. 12 B) ou l’otavite (CdCO3) (Verge, 2006). La production mondiale annuelle du Cd est de 20,000 tonnes (Achard-Joris, 2005), il est utilisé pour protéger l’acier contre la corrosion ou encore comme stabilisant pour les plastiques, et comme pigment dans les produits céramiques (Jarup, 2002).
On le retrouve comme contaminant dans les sédiments, l’air, l’eau (Waisberg et al., 2003), dans l’agriculture, les rejets industriels, et la fumée de cigarette (Fassett, 1975; He et al., 2005; Jarup, 2003; Trinchella et al., 2006). Le traitement des ordures ménagères reste le premier secteur responsable d’émissions du Cd. Ce métal est classifié comme un carcinogène de type I par l’agence internationale pour la recherche sur le cancer et le programme national de toxicologie USA (Who, 1992; IARC, 1993; US NTP, 2000; Oh et al., 2006). Les sources d’exposition au Cd les plus importantes chez l’homme sont l’alimentation (coquillages, poissons, et végétaux dont les légumes riches en fibres), et le tabagisme. L’absorption intestinale du Cd chez l’homme est d’environ 30 μg/jour en fonction de l’âge, le sexe, ainsi que le régime alimentaire (Jarup, 2002; Satarug & Moore, 2004). Le Cd est un élément rencontré en milieu aquatique sous diverses formes physiques (dissoute, colloïdale, particulaire) et chimique (minérale ou organique). Un ensemble de variables physicochimiques du milieu (salanité, pH, caractéristique sédimentologique, concentration en chlorure…) gouvernent les transformations du Cd dans l’environnement (Gonzalez et al., 1999; Chiffoleau et al., 2001). Dans l’eau de mer, le Cd s’associe aux ions chlorures, de façon variable selon la salinité (Cossa & Lassus, 1989). Byrne et al. (1988) ont précisé qu’en milieu aquatique 97 % du Cd total était sous forme de complexe cadmium-chlorure (CdCl+ et CdCl2 en prédominance).
Détermination des paramètres de létalité du cadmium
L’objectif de ces bioessais est de déterminer les concentrations sublétales 10 et 25 (CL10 et CL25-96h), et les concentrations létales 50 et 90 (CL50 et CL90-96h) du Cd à l’égard des adultes de D. trunculus en période de repos sexuel (sexes non séparés) et durant la reproduction (sexes séparés). Les individus de D. trunculus sont contaminés par du chlorure de cadmium (CdCl2, Sigma, USA), dissous dans de l’eau de mer aux concentrations finales de 5, 7,6 et 10 mg/L. En période de repos, à de reproduction, deux aquariums, un pour les mâles et l’autre pour les femelles, ainsi que deux pour les témoins. Trois répétitions de 100 individus sont effectuées par série. Les animaux sont quotidiennement observés à la même heure, pendant toute la durée de l’expérience (96h). Les animaux morts ont leurs deux valves béantes, et la mort est certaine lorsque les valves restent ouvertes même après avoir essayé de les fermer par pression. Les individus morts sont aussitôt enlevés des aquariums.
Transformation angulaire des données
Les pourcentages de mortalité corrigée subissent une transformation angulaire selon Bliss (1938) cité par Ficher & Yates (1957). Les données normalisées font l’objet d’une analyse de la variance à un critère de classification; suivie par le classement des concentrations par le test de Tukey.
Analyse des probits
Les pourcentages de mortalité corrigée subissent une transformation en probits (y), et les concentrations en logarithme décimal (x) (Ficher & Yates, 1957). Le calcul de la droite de régression y = ax + b, permet l’obtention des CL10, LC25, CL50 et CL90 (Finney, 1975).
Détermination des intervalles de confiance
La méthode de Swaroop et al. (1966) précise l’intervalle de confiance (IC) avec une probabilité de 95 % :
-Limite supérieure = CL50 x FCL50
-Limite inférieure = CL50 / FCL50
Deux paramètres sont aussi nécessaires:
-Le 1er paramètre est le S (Slope), donné par la formule suivante:
S= (CL84 / CL50 + CL50 / CL16) / 2
-Le 2ème paramètre est la FCL50 donnée par la formule suivante:
FCL50 = Anti log C
C = log S x 2,77 / √N
S: Slope
N: Nombre total des bivalves testés .
Exposition au cadmium et prélèvement des gonades
Après estimation des concentrations sublétales 10 et 25 (CL10 et CL25-96h), et les concentrations létales 50 et 90 (CL50 et CL90-96h) du cadmium à l’égard des adultes de D. trunculus. Nous avons choisi d’appliquer la CL10 et CL25-96h (sous forme de CdCl2), afin d’évaluer l’effet sublétale du Cd sur la composition biochimique des gonades, au cours du repos sexuel (sexes confondus) et de la reproduction (sexes séparés), et en deux phases successives lors de chaque période, la première dite phase d’exposition (0, 48 et 96h) suivie d’une deuxième phase de dépuration (transfert dans l’eau de mer non contaminée) pendant 96h. La fin de l’exposition (96h) au cadmium est considérée comme 0 jour pour la période de dépuration. Pour chaque expérience les individus non traités ont été utilisés comme témoins.
Avant d’entamer la dissection nous avons pris toutes les précautions afin d’éviter les risques de contamination. Lors de la dissection, nous avons prélevé une partie de la gonade, à l’aide d’un couteau et d’une pince stérilisé, puis nous avons procédés ensuite à la pesée des tissus grâce à une balance de précision et nous les avons placé dans des tubes eppendorfs avec la solution de conservation adéquate (réserves énergétiques et acides nucléiques), et parfois à sec (biomarquers et oméga3), avant de les stokers à -20 °C pour les différends dosages biochimiques prévus. Le prélèvement avait lieu à 0, 48 et 96h lors de chaque période et chaque phase, sauf pour APGI oméga-3 (0 et 96h).
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Table des matières
1. NTRODUCTION
2. MATERIEL ET METHODES
2.1. Présentation de Donax trunculus
2.2. Présentation du site d’échantillonnage
2.3. Collecte et élevage
2.4. Présentation du cadmium
2.5. Détermination des paramètres de létalité du cadmium
2.6. Exposition au cadmium et prélèvement des gonades
2.7. Analyse des biomarqueurs
2.7.1. Extraction et dosage des protéines carbonylées
2.7.2. Extraction et dosage des métallothionéines
2.8. Analyse des constituants biochimiques de la gonade
2.8.1. Extraction et dosage des réserves énergétiques (glucides, lipides, et protéines)
2.8.2. Méthode d’extraction et dosage des oméga-3
2.8.3. Extraction et dosages des acides nucléiques
2.9. Analyse statistique
3. RESULTATS
3.1. TOXICITE AIGUE DU CADMIUM CHEZ D. trunculus
3.1.1. Toxicité en période de repos sexuel
3.1.2. Toxicité en période d’activité sexuelle
3.1.2.1. Chez les mâles
3.1.2.2. Chez les femelles
3.1.2.3. Comparaison des résultats entre sexe et période à la fin des tests (96h)
3.2. EFFET SUBLETAL DU CADMIUM SUR LES BIOMARQUERS
3.2.1. Effet du cadmium chez D. trunculus en période de repos sexuel durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.2.1.1. Variation des taux de protéines carbonylées
3.2.1.2. Variation des taux de métallothionéines
3.2.2. Effet chez les mâles et les femelles de D. trunculus en période d’activité sexuelle durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.2.2.1. Variation des taux de protéines carbonylées
3.2.2.2. Variation des taux de métallothionéines
3.2.3. Comparaison des résultats entre sexe et période
3.3. EFFET SUBLETAL DU CADMIUM SUR LES COMPOSANTS BIOCHIMIQUES DES GONADES DE D. trunculus
3.3.1. Effet sur les réserves énergétiques
3.3.1.1. Effet en période de repos sexuel durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.3.1.1.1. Variation des taux de glucides
3.3.1.1.2. Variation des taux de lipides
3.3.1.1.3. Variation des taux de protéines
3.3.1.2. Effet chez les mâles et les femelles de D. trunculus en période d’activité sexuelle durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.3.1.2.1. Variation des taux de glucides
3.3.1.2.2. Variation des taux de lipides
3.3.1.2.3. Variation des taux de protéines
3.3.1.3. Comparaison des résultats entre sexe et période
3.3.2. Effet sur les oméga-3
3.3.2.1. Effet en période de repos sexuel durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.3.2.1.1. Variation des taux de l’acide eicosapentaénoïque (EPA)
3.3.2.1.2. Variation des taux de l’acide docosahéxaénoique (DHA)
3.3.2.2. Effet chez les mâles et les femelles de D. trunculus période d’activité sexuelle durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.3.2.2.1. Variation des taux de l’acide eicosapentaénoïque (EPA)
3.3.2.2.2. Variation des taux de l’acide docosahéxaénoique (DHA)
3.3.2.3. Comparaison des résultats entre sexe et période
3.3.3. Effet sur les acides nucléiques
3.3.3.1. Effet en période de repos sexuel durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.3.3.1.1. Variation des taux d’ARN
3.3.3.1.2. Variation des taux d’ADN
3.3.3.2 Effet chez les mâles et les femelles de D. trunculus en période d’activité sexuelle durant l’exposition aigüe et la dépuration
3.3.3.2.1. Variation des taux d’ARN
3.3.3.2.2. Variation des taux d’ADN
3.3.3.3. Comparaison des résultats entre sexe et période
4. DISCUSSION
5. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
6. RESUMES
Français
Anglais
Arabe
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
