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Produit d'abrasion des pneus : toxique pour les poissons?

18. novembre 2022, Catégorie: Ecotoxicologie aquatique

Produit d'abrasion des pneus : toxique pour les poissons?

Des essais menés avec des cellules intestinales et branchiales de truite arc-en-ciel montrent qu'aux concentrations mesurées dans l'environnement, les particules provenant de l'abrasion des pneus ne présentent pas de toxicité aiguë pour les poissons. La toxicité chronique doit cependant être étudiée plus en détail, de même que le mode d'action toxique du dangereux produit d'oxydation 6PPD-quinone.

L'abrasion des pneus sur les routes est une source importante d'émission de plastique dans la nature. D'après une simulation, 10'600 tonnes de particules de pneu sont produites chaque année en Suisse, dont plus de 8'000 tonnes se retrouvent dans l'environnement. Les particules se détachent en particulier dans les virages et aux feux rouges et se composent principalement d'un mélange de caoutchouc, de noir de carbone et d'autres substances telles que des métaux et des plastifiants. Suite au frottement avec le revêtement des routes et au contact avec d’autres matériaux présents à leur surface, elles se chargent aussi en bitume, en particules provenant du freinage, en métaux, en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et en autres substances organiques. Bien que ces résidus de l'abrasion des pneus soient omniprésents dans l'environnement, on en sait peu sur leur toxicité potentielle. C'est pour en savoir plus qu'un projet commun a été lancé par le Centre Ecotox, l'Eawag et l'EPFL avec un financement du World Business Council for Sustainable Development.

Un test novateur avec des lignées cellulaires de poisson

Une partie des particules de pneu peuvent être retenues par le nettoyage des rues et le traitement des eaux usées. Le plus souvent, cependant, elles aboutissent dans le milieu aquatique ou sur les talus routiers. Des concentrations de 100 mg/l ont déjà été mesurées dans les eaux de ruissellement et l'eau des rivières peut en contenir jusqu'à 4 mg/l. Mais ces concentrations peuvent-elles causer des effets toxiques ? Pour le savoir, William Dudefoi, post-doctorant au département de toxicologie de l'environnement de l'Eawag, a examiné de près la toxicité des particules sur les poissons. La composition de l'usure des pneus étant très complexe, il a utilisé des particules produites par la couche supérieure des pneus pour se focaliser d'abord sur les substances provenant des pneus eux-mêmes.

Pour ses essais, William n'a pas travaillé avec des poissons vivants mais avec une lignée cellulaire créée à partir de branchies de truite arc-en-ciel (lignée RTgill-W1). Une lignée cellulaire est un ensemble de cellules provenant d'un seul type de tissu qui ont été cultivées dans un milieu nutritif pour se reproduire à l'extérieur de l'organisme. Le test sur lignée cellulaire de poisson utilisé dans l'étude a été mis au point ces dernières années par la chercheuse de l'Eawag Kristin Schirmer et constitue la première alternative standardisée au monde aux essais sur poissons vivants. Il est aujourd'hui certifié aussi bien par l'OCDE que par l'ISO – sa fiabilité a donc été vérifiée dans les moindres détails. Le test sur lignée cellulaire de poisson peut être utilisé aussi bien pour l'évaluation d'échantillons environnementaux que pour le développement de produits et les dossiers de demande d'autorisation des substances chimiques.

Les branchies et l'intestin, organes cibles

« Les branchies ont une très grande surface de contact et sont l'un des premiers organes à rencontrer les polluants chimiques – c'est la raison pour laquelle nous avons choisi les cellules branchiales pour notre lignée cellulaire », explique Kristin Schirmer. Lorsque les cellules branchiales sont affectées par une substance chimique, la fonction respiratoire du poisson est très probablement perturbée – or elle est absolument vitale. La viabilité des cellules diminue et cela peut être suivi dans le test avec la lignée RTgill-W1. « En considérant la capacité d'une substance à endommager les cellules branchiales, nous pouvons donc prédire la façon dont elle agit sur le poisson vivant », résume Kristin Schirmer. Des essais de validation ont montré que les données de toxicité déterminées avec la lignée RTgill-W1 concordaient très bien avec celles obtenues avec des poissons vivants.

En plus des cellules branchiales, les scientifiques ont également utilisé une lignée de cellules de l'épithélium intestinal appelée RTgutGC. « Cette lignée cellulaire nous montre comment les substances sont absorbées par l'épithélium intestinal, explique William Dudefoi. Car nous nous intéressons aussi à ce que deviennent les particules de pneu une fois ingérées par les poissons. Est-ce que les substances adsorbées se détachent ? Est-ce que les particules sont absorbées par les cellules intestinales ? » À la place de véritables résidus d'abrasion des pneus, les essais ont été réalisés avec des particules extraites de la couche superficielle de pneus Pirelli®, Michelin® et Bridgestone® sous refroidissement à l'azote liquide. Les minuscules particules mesuraient entre 15 et 300 µm.

La digestion et le vieillissement des particules modifient la toxicité

Les chercheurs ont mis les cellules de poisson en contact avec les particules de différentes façons pour pouvoir évaluer l'influence de différents facteurs. En plus de l'effet des particules de pneu non traitées, ils ont également étudié l'impact de l'extrait aqueux pour savoir si, au contact de l'eau, les particules libèrent des substances toxiques dans l'environnement. Dans un autre type d'essais, les particules ont été traitées avec une solution simulant le suc gastrique et intestinal des poissons puis les cellules ont été incubées avec le liquide de digestion résultant. Le résultat montre si des substances toxiques se libèrent des particules au cours de la digestion des poissons. En complément, les particules ont été prétraitées par de fortes températures. Il est ainsi possible de déterminer l'influence d'un vieillissement des particules, car un traitement thermique accélère le processus de vieillissement.

Les cellules de poisson ont été exposées pendant 24 heures aux différents milieux puis leur viabilité a été déterminée en mesurant leur activité métabolique et en examinant l'état de la membrane cellulaire et des lysosomes. En complément, les toxicologues ont analysé le milieu d'exposition : « Cela nous permet de savoir quels polluants peuvent être responsables des effets observés », explique William Dudefoi.

La toxicité chronique doit être étudiée plus en détail

La concentration de particules qui provoque des dommages dans 50 % des cellules de poisson était de 2,02 g/l pour la lignée RTgill-W1 et de 4,65 g/l pour la lignée RTgutGC. Ces valeurs sont en concordance avec les rares mesures de toxicité effectuées sur poissons vivants et sont environ mille fois supérieures à la concentration de 4 mg/l mesurée dans les cours d'eau. Cela semble indiquer que les concentrations de particules de pneu mesurées dans les rivières ne présentent pas de toxicité aiguë pour les poissons. La teneur en dessous de laquelle aucun dommage n'est susceptible d'apparaître dans les cellules de poisson se situe entre 40 et 130 mg/l. « Elle est du même ordre de grandeur que les teneurs mesurées dans les eaux de ruissellement des routes, indique William Dudefoi. Nous recommandons donc d'étudier plus en détail les effets à long terme d'une telle exposition. »

Les particules elles-mêmes étaient en grande partie responsables de la toxicité observée. Leur toxicité était en effet nettement supérieure à celle de l'extrait aqueux. Leur vieillissement artificiel dû au traitement par la chaleur réduisait cette toxicité car elles libéraient alors moins de substances dans le milieu. La digestion artificielle faisait, quant à elle, augmenter la toxicité de l'extrait par rapport au simple extrait aqueux. Cela était dû à une plus forte concentration d'éléments métalliques et de composés organiques entraînés par lessivage hors des particules avec le suc digestif. Les scientifiques ont notamment détecté du zinc, du 2-mercaptobenzotriazole (MBT), de la 1,3-diphénylguanidine (DPG) et de l'antioxydant N-(1,3-diméthylbutyl)-N′-phényl-p-phénylenediamine (6PPD).

Mode d'action du tueur de saumons ?

Des études menées aux États-Unis avaient montré que la 6PPD-quinone, un produit d'oxydation du très commun 6PPD, était très toxique pour certaines espèces de saumons et qu'elle pouvait causer des mortalités massives chez le saumon coho. Des traces de 6PPD-quinone ont également été détectées dans les présents essais. Les tests supplémentaires effectués ont cependant montré que ce composé n'était pas toxique pour les lignées RTgill-W1 et RTgutGC jusqu'à une concentration de 3 mg/l alors que d'autres études avaient fait état d'une toxicité pour les saumons à des concentrations bien inférieures. « Il se pourrait que les truites arc-en-ciel soient nettement moins sensibles à la 6PPD que les saumons coho, commente William Dudefoi. Ou que les substances aient un mode d'action qui ne puisse pas être mis en évidence avec des cellules branchiales ou intestinales, comme par exemple une action neurotoxique, Nous avons l'intention de creuser la question avec une lignée de cellules cérébrales de truite arc-en-ciel. »

Contact

Dr. Benoît Ferrari
Dr. Benoît Ferrari Envoyez un message Tel. +41 (0) 21 693 7445 / +41 (0) 58 765 5373

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