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Un nouveau système de biosurveillance pour les milieux aquatiques

23. mai 2017, Catégorie: Ecotoxicologie des sédiments, Ecotoxicologie aquatique

Un nouveau système de biosurveillance pour les milieux aquatiques

Les bioessais avec des organismes exposés sur le terrain permettent d'établir un lien direct entre la pollution et les effets biologiques. Dans cet esprit, le Centre Ecotox a mis au point un nouveau système qui mesure, à l'aide de chironomes, la contrainte due à la contamination des matières en suspension.

Les bioessais sont de plus en plus souvent utilisés en complément des analyses chimiques pour évaluer la qualité des eaux de surface et des eaux usées. Il demeure cependant difficile d'établir un lien direct entre la pollution et les effets observés dans les écosystèmes. Les tests in situ basés sur l'exposition d'organismes maintenus dans des sortes de cages peuvent apporter une solution. Dans cet esprit, le Centre Ecotox a mis au point un nouveau système avec des chironomes dont le développement et la reproduction peuvent être observés au cours de l'exposition. Il s'est associé pour cela à l'Irstea (F) et à l'université de Paris-Saclay (F). Ce système permet d’exposer in situ des larves de chironomes aux matières en suspension qui se trouvent dans l'eau. Les adultes qui émergent ne peuvent ensuite plus quitter le dispositif. « Le système permet ainsi d'observer le cycle de vie complet des chironomes et d'étudier leur reproduction », explique Benoît Ferrari du Centre Ecotox.

Les chironomes, un modèle animal de choix

Les organismes vivant dans les sédiments comme les chironomes sont d'excellents indicateurs pour évaluer la qualité du milieu aquatique et étudier l'influence des polluants adsorbés sur les particules. Les sédiments fins accumulent en effet les contaminants sur de longues périodes et constituent alors une source secondaire de pollution ; les matières en suspension, en particulier, peuvent ainsi fortement contribuer à une dégradation de la qualité de l'eau. Dans leur cycle de vie, les chironomes effectuent une métamorphose totale : ils pondent à la surface de l'eau puis les larves qui en éclosent descendent jusqu'à la surface des sédiments où elles se nourrissent de détritus fraîchement déposés jusqu'à la métamorphose et l'émergence des adultes. Au cours de leurs différents stades de développement, les chironomes entrent ainsi en contact avec les polluants présents dans l'eau libre, dans l'eau interstitielle et dans les sédiments. Les larves se nourrissent de détritus déposés dans la couche supérieure des sédiments, couche qui constitue la principale voie d'exposition aux polluants. Les chironomes sont actuellement utilisés dans différents tests de toxicité validés et peuvent également servir à l'évaluation des effets endocriniens à travers l'étude de différents paramètres liés à la reproduction.

Modification du rapport des sexes ?

Une étude de terrain effectuée sur deux sites en France a montré que les animaux supportaient bien les conditions de vie dans les cages et qu'ils affichaient des taux de croissance reproductibles. « Étant donné la difficulté de distinguer les effets des polluants de ceux dus à un manque de nourriture, nous avons fourni des aliments aux chironomes en complément des matières en suspension », précise Benoît Ferrari. Les chercheurs ont utilisé des modèles mathématiques préalablement développés au laboratoire pour simuler la croissance et l'émergence des chironomes dans la rivière aux températures mesurées. Les taux de croissance déterminés sur le terrain coïncidaient bien avec ceux obtenus par modélisation, ce qui semble indiquer que les sites eux-mêmes n'avaient pas d'influence sur le développement des chironomes. Sur l'un des sites, un effet sur le rapport des sexes a été observé chez les adultes la part des femelles y était de 60 % au lieu des 50 % habituels. Il conviendrait cependant encore de déterminer la variabilité du sex ratio sur les sites non pollués.

« Nous avons créé un système très prometteur pour l'appréciation de la qualité des écosystèmes aquatiques », estime Benoît Ferrari. Les matières en suspension reflètent l'état de pollution momentané du milieu et elles constituent en même temps une base essentielle de la chaîne alimentaire : étant donné que les métaux et les polluants organiques hydrophobes se fixent sur les particules, leur effet peut être étudié avec un dispositif visant les matières en suspension. Ces dernières sont cependant très fragiles et il est donc difficile de les collecter pour les soumettre à des tests écotoxicologiques au laboratoire. Le nouveau système de biosurveillance avec les chironomes permet de contourner cette difficulté. Il offre d'autre part la possibilité d'étudier aussi bien les effets à long terme qu'à court terme sur le développement et la reproduction des chironomes. Enfin, d'autres paramètres, de caractère sublétal, peuvent être facilement ajoutés aux endpoints considérés en faisant appel à des biomarqueurs.

Pour en savoir plus

Ferrari, B.J.D., Faburé, J. (2017) Field assessment of reproduction-related traits of chironomids using a newly developed emergence platform (E-board). Ecotoxicology and Environmental Safety 137, 186-193

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Dr. Benoît Ferrari
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