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Différentes approches pour l'appréciation de la qualité de l'eau avec les bioessais

24. mai 2018, Catégorie: Ecotoxicologie aquatique Evaluation des risques

Différentes approches pour l'appréciation de la qualité de l'eau avec les bioessais

Pour pouvoir apprécier la qualité de l'eau à l'aide des bioessais dans un cadre réglementaire, il est nécessaire d’avoir des approches standardisées. Ces dernières peuvent impliquer soit l’utilisation unique d’une NQE pour la substance de référence ou autant de NQE d'une même classe de composés que possible.

En Suisse et dans l'Union européenne, l'évaluation de la qualité de l'eau effectuée dans un cadre réglementaire se base généralement sur une analyse chimique ciblée. Or cette approche ne permet ni d'appréhender les substances inconnues ni d'évaluer les mélanges complexes de polluants. En effet, même si les différentes substances qui composent un tel mélange sont présentes à des teneurs inférieures aux seuils de toxicité, leur effet conjugué peut être problématique. Les biotests, en revanche, peuvent mesurer l'effet biologique global de toutes les substances ayant le même mode d'action. En général, l'étude des échantillons d'eau se fait alors in vitro avec des animaux unicellulaires ou des cultures de cellules ou in vivo avec de petits organismes tels que les algues, les daphnies ou les embryons de poisson. 

Des valeurs limites écotoxicologiques pour interpréter les résultats des biotests

Pour que les biotests puissent être utilisés dans la régulation, il est nécessaire d'évaluer les effets qu'ils révèlent à l'aune de valeurs limites, c'est-à-dire de définir à partir de quelle intensité un effet devient inacceptable. Ces valeurs limites sont appelées EBT (effect-based trigger values). Une solution consiste à choisir pour l'EBT le critère de qualité environnementale chronique (CQC) ou la NQE (norme de qualité environnementale, valeur limite en vigueur dans l'UE) correspondant à la substance de référence du biotest. Pour évaluer l'effet des substances ayant le même mode d'action, leur activité est en effet exprimée par la concentration que devrait avoir la substance de référence pour produire le même effet. « Lorsque cette concentration d'équivalent est supérieure au CQC de la substance de référence, la qualité de l'eau est jugée insuffisante, explique Etienne Vermeirssen du Centre Ecotox. Il ne peut alors être exclu qu'elle représente un risque pour les organismes aquatiques. » Pour le test sur les algues, l'activité des échantillons d'eau est ainsi comparée à celle du diuron, qui sert de référence en sa qualité d'herbicide. Dans le cas du test d'œstrogénicité, la substance de référence est le 17β-œstradiol [1]. En principe, il serait cependant possible de définir d'autres substances de référence pour chaque test, ce qui conduirait à des appréciations différentes. 

Une solution alternative

Une équipe internationale de scientifiques rassemblés autour de Beate Escher du Centre Hemlholtz pour la recherche environnementale de Leipzig (D) a maintenant développé une autre méthode pour déterminer les EBT à partir des NQE [2]. Le Centre Ecotox a participé au projet. L'idée est de ne plus se focaliser sur une substance de référence mais de prendre en compte les NQE-MA d'un maximum de composés afin d'obtenir des valeurs limites plus robustes. Les scientifiques ont testé différentes approches mathématiques avec d'importants jeux de données relatifs à 48 biotests et 100 composés pour lesquels des NQE ou des CQE sont disponibles. Des EBT ont pu être proposées pour 32 des biotests considérés. Il a été possible d'obtenir un modèle unitaire valable pour la totalité des biotests. Pour les biotests qui répondent à de très nombreuses substances différentes dans un échantillon d'eau, un facteur de mélange supplémentaire doit être mis en œuvre, qui est préliminaire et doit être affiné dans le cadre de recherches plus poussées.

« Nous avons déjà bien avancé dans la détermination des EBT pour les substances ayant un mode d'action bien spécifique, indique Etienne Vermeirssen. Pour celles dont la toxicité est plus générale, nous devons encore un peu modifier notre approche. » Pour ces composés, il serait par exemple envisageable de choisir un seuil basé sur un effet bien défini comme par exemple 20% de mortalité dans le test avec les daphnies. La recherche de méthodes unifiées pour la détermination des EBT est importante pour l'amélioration des possibilités d'application pratique des biotests pour l'appréciation de la qualité de l'eau. Les deux méthodes proposées constituent donc une étape importante dans cette voie ; toutefois, leur implémentation définitive pour les analyses de routine reste encore à réaliser.

Plus d'informations

[1] Kienle, C., Vermeirssen, E., Kunz, P., Werner, I. (2018) Grobbeurteilung der Wasserqualität mit Biotests: Ökotoxikologische Biotests zur Beurteilung von abwasserbelasteten Fliessgewässern. Aqua & Gas 4: 40-48

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[2] Escher, B. et al. (2018) Effect-based trigger values for in vitro and in vivo bioassays performed on surface water extracts supporting the environmental quality standards (EQS) of the European Water Framework Directive. Science of the Total Environment, 628–629, 748–765

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