Soutenance mémoire
Jusqu’à la fin des années 1980, les méthodes de chimies conventionnelles coûteuses telles que la chromatographie, la spectrophotométrie ou encore la radiométrie permettaient une évaluation des concentrations des substances dans l’eau, les sédiments et les organismes sur un plan strictement physique. Ces dernières indiquent la présence ou l’absence d’un polluant et ne renseignent pas sur son impact vis à vis d’un organisme. Pour assurer une surveillance biologique d’un écosystème, l’accent est mis, comme le montrent Lafaurie et al., en 1992 ou encore Namour en 1992, sur les études visant à l’utilisation des bio marqueurs qui permettent de détecter avec certitude les zones polluées sur la base de l’état des organismes qui les peuplent.
Les produits chimiques générés par les activités humaines sont la principale source de contamination de l’environnement, tous ces polluants sont considérés comme dangereux. Le rôle de l’écotoxicologie est de localiser les milieux et les zones pollués et d’évaluer le risque qu’ils font courir à la santé de l’homme et des autres organismes vivants car, les polluants agissent à tous les niveaux d’organisations biologiques, de la molécule à la cellule, du tissu à l’organe d’un organisme avant même d’avoir des effets visibles à des niveaux d’organisations supérieurs, c’est à dire les populations, les communautés et les écosystèmes. Les réponses mesurées à partir des bio marqueurs renseignent sur le mode d’action des xéno biotiques ; ces derniers apparaissent rapidement après un stress, mais ne permettent pas comme le montre Larno en 2002, de prédire précisément les dangers réellement encourus par la biocénose.
Les biomarqueurs constituent donc un moyen qui peut signaler la pollution d’un milieu ainsi que la bio disponibilité de ces substances toxiques (Mac Carthy et Shugart (1990); Lagadic et al., (1994); Roméo Gracia – Barrelli et Girard, (2000). Ces données sont ensuite analysées pour identifier les dangers potentiels et les effets qu’ils peuvent engendrer sur les organismes; ces signaux sensibles vont orienter l’appréciation du degré de toxicité globale qui résulte généralement de l’ensemble des effets induits par les contaminants, même à de faibles concentrations (Peakall et Shugart (1993); Narbonne et al., (2000)).
GENERALITES
Les bivalves
Les bivalves sont généralement marins, mais il existe beaucoup d’espèces d’eau douce. Les deux valves de la coquille, unies par une charnière, enferment complètement le corps. La céphalisation est réduite, les organes des sens et la radula sont absents, les branchies sont étendues et possèdent des appareils ciliés utilisés comme filtreurs (peuvent filtrer jusqu’au 68 litres d’eau par jour). L’eau passe à travers les branchies sous l’action des cils, elle pénètre à travers une brèche des branchies ou siphon inhalant et sort par un siphon exhalant (fig.1).
Le pied peut être utilisé pour s’enfoncer (des enzymes pour digérer la lignase, et la cellulase du bois peuvent être sécréter). Les sexes sont généralement séparés. Les diverses espèces de mollusques se différent entre elles par leur tendance à accumuler ou éliminer les biotoxines marines qui pénètrent dans leur tissus.
L’écotoxicologie
De part le monde, les multiples pollutions qui découlent des diverses activités de l’homme (domestiques, agricoles et industrielles) ont comme point de convergence le milieu aquatique, en général, et plus particulièrement les environnements côtiers qui subissent les perturbations les plus importantes. L’écotoxicologie c’est la science qui étudie la toxicité des milieux par les divers polluants (Ramade, 1977). La nature des polluants est extrêmement variée : polluant physique, chimique et biologique ; Certains d’entre eux sont connus uniquement par leurs effets toxiques sur les êtres vivants tels que les métaux lourds (Bryan, 1984).
L’écotoxicologie a deux objectifs principaux :
➤ Etudier les processus de contamination des milieux ;
➤ Evaluer les effets des polluants à l’égard de la structure et du fonctionnement des systèmes naturels.
L’écotoxicologie se heurte à une très grande complexité liée à l’extrême diversité des constituants de l’écosphère, aux variations spatio-temporelles des facteurs écologiques, à la diversité qualitative et quantitative des contaminants et aux innombrables mécanismes d’adaptation mis en œuvre par les organismes.
Les biomarqueurs
Les biomarqueurs sont des variations biochimiques, physiologiques, histologiques ou morphologiques, mesurées chez des organismes exposés à des conditions de stress liées à la présence de substances chimiques dans l’environnement (Huggett et al. 1992). Ils représentent la réponse biologique initiale des organismes face à des perturbations ou des contaminations du milieu dans lequel ils vivent ; en conséquence, ils sont en général plus sensibles que les paramètres mesurés à un niveau supérieur d’organisation biologique tel que l’organe, l’individu ou la population (Stegeman et al. 1992).
De nombreux biomarqueurs biochimiques et cellulaires ont été étudiés chez les organismes aquatiques, et particulièrement chez les poissons et les mollusques bivalves. Depuis le début des années 1990, plusieurs revues de synthèse et ouvrages ont été publiés sur les biomarqueurs en écotoxicologie (Hugget et al., 1992; Lagadic et al., 1997 ; Kammenga et al., 2000) et les mécanismes moléculaires mis en cause ont été relativement bien décrits. Parmi ces biomarqueurs, on peut citer le glutathion S-transférase (GST), le glutathion réduit (GSH).
Les travaux réalisés en laboratoire ont permis de classer les biomarqueurs subcellulaires suivant la spécificité de leur réponse à certaines molécules ou à un type d’effet. Ainsi, classiquement, les auteurs distinguent les biomarqueurs d’exposition et les biomarqueurs d’effets (Lagadic et al. 1997; Kammenga et al. 2000).
❖ Les biomarqueurs d’exposition sont induits par un type spécifique de polluants et, de ce fait, leurs variations sont indicatrices d’une exposition de l’organisme à cette classe de polluants. Un biomarqueur d’exposition peut être considéré comme une réponse biologique à des interactions entre un type de polluant et une cellule ou une molécule cible à l’intérieur de l’organisme, sans que cette réponse n’ait pour autant de répercussions néfastes sur l’état de santé de l’individu.
❖ Un biomarqueur d’effet correspond à une altération biologique qui, en fonction de l’intensité de la réponse, peut être associée à une possible altération de l’état physiologique de l’individu, comme des effets sur la croissance ou sur le succès reproducteur. Par exemple, les protéines de stress (Heat Shock Protein ou HSP), qui sont induites par une grande variété de stress chimiques et physiques non spécifiques, sont indicatrices d’une perturbation de l’homéostasie des protéines cellulaires, le plus souvent via une altération de la structure des protéines (Hightower 1991; Nover 1991; Ryan and Hightower 1996 ; Freeman et al. 1999), souvent associées à des fonctions vitales pour la cellule.
Cette classification est finalement assez arbitraire dans la mesure où les biomarqueurs s’inscrivent dans un processus continu, depuis le contact avec le polluant jusqu’à la mort de l’individu exposé, et la frontière entre les réponses biologiques à une exposition et à un effet toxique est parfois imprécise. L’évaluation du stress subi par des organismes vivant dans l’estuaire permet de détecter une réponse biologique globale face à de multiples facteurs d’agressions physiologiques. Ces facteurs qui peuvent être naturels, comme l’instabilité générale du milieu estuarien (fortes teneurs en MES*, variations de salinité), ou d’origine anthropique, comme la contamination chimique, obligent les organismes à s’adapter pour survivre. Dans le cas d’une étude de diagnostic environnemental, le stress peut être considéré comme une étape précoce permettant de signaler des effets non curables. Dans le milieu naturel, les effets biologiques peuvent être évalués à l’aide de biomarqueurs d’exposition aux polluants. La représentation des effets des polluants sur une courbe de santé permet d’illustrer différents niveaux de stress. Ce stress est lui-même caractérisé par différents niveaux physiologiques qui évoluent en fonction de la charge en polluants (fig.2). Quand la charge en polluants est modérée, l’exposition entraîne un ajustement biologique suivi d’un retour à la normale lorsque le stress disparaît. Si la charge est plus importante, des mécanismes physiologiques ou biochimiques interviennent pour une détoxication ou une excrétion des polluants ; c’est la compensation. Lorsque la charge en polluants dépasse les capacités de résistance de l’organisme, c’est la phase de non-compensation. Dans ce cas, peuvent apparaître des pathologies et la mort.
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Table des matières
I)INTRODUCTION
II) GENERALITES
III) METHODOLOGIE
IV) RESULTATS
V) COMMENTAIRES ET DISCUSSION
VI) CONCLUSION
VII) REFERENCES
ANNEXES
RESUME
