BIOACCUMULATION DES CONTAMINANTS DANS LE RESEAU TROPHIQUE DU MERLU (Merluccius merluccius) EN MEDITERRANEE NORD-OCCIDENTALE   Xavier BODIGUEL(1), Franck FERRATON(2), Sabine CHARMASSON(3), Hervé THEBAULT(3), Daniel COSSA(4), Véronique LOIZEAU(1), Capucine MELLON-DUVAL(2) (1) Contaminants organiques, IFREMER Brest, (2) Réseaux trophiques, IFREMER Sète, (3) Radionucléides, IRSN La Seyne sur mer, (4) Mercure, IFREMER La Seyne sur mer ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

MERLUMED: programme pluridisciplinaire et multi-organismes Durée: 2003 - 2008 TECHNIQUES DE PECHE RESEAU TROPHIQUE CONTAMINANTS PARAMETRES BIOLOGIQUES 12 laboratoires, 30aine de personnes: • Sète • Brest • Nantes • Palavas les Flots • Boulogne-sur- mer IRSN • La Seyne sur Stony Brook University • New York CEREGE • Aix en Provence CNRS • Marseille • Arcachon • Bordeaux IFREMER Programmes de rattachement: MEDICIS 2002-2008 PNEC 2003-2006 SYSCOLAG 2003-2007 ANR-ECCO 2005-2008 ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Objectifs Eau Atmosphère Alimentation Sédiment Apports contaminants Pertes contaminants Croissance (dilution) Reproduction (ponte) Métabolisation Faeces ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Trois questions Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ? Comment sont-ils arrivés ? Que deviennent-ils ? ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Les contaminants chez le merlu ? Stratégie d’étude Les contaminants chez le merlu ? Mesures Modèle Echantillonnage Travaux sur la structure et la dynamique de la chaîne trophique du merlu Etat des lieux de la contamination Processus contrôlant le devenir des contaminants Outil de prédiction ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Polychlorobiphényles : P C B Famille de 209 composés organiques de synthèse (Nombre et positions des atomes de chlore) Utilisés surtout par l’industrie électrique comme isolants thermiques (stabilité thermique, résistance électrique, faible inflammabilité) Caractéristiques d’une contamination chronique d’origine urbaine et industrielle Interdit depuis 1987 en France Très stables, hydrophobes, liposolubles et persistants, donc représentatifs de composés typiquement bioaccumulables. Potentiellement toxiques ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Mercure Le mercure provient de sources naturelles (sols, roches, volcanisme, végétation) ou anthropiques (industrie du chlore, incinération, combustibles fossiles). Les apports à la mer se font par voies fluviales et atmosphériques. Il existe une grande diversité de formes chimiques solubles, insolubles ou volatiles (interconvertibles). Le méthylmercure (formé par les bactéries) est la forme chimique la plus toxique. ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Césium 137 Retombées atmosphériques : Des essais des armes nucléaires dans l’atmosphère (1945-1980 avec un pic en 1963) De l’accident de Tchernobyl (Avril 1986) Apports directs et indirects par lessivage du bassin versant du Rhône et des fleuves côtiers Rejets des installations nucléaires Analogue du potassium et lipophobe ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Zones d’études et principales espèces et compartiments échantillonnés 21 Campagnes Printemps et automne 2004, 2005, 2006 Profondeurs: 30-50m 70-100m 200m 400m Phytoplancton, zooplancton, suprabenthos, crevettes, gobies, tacauds, merlans bleus, chinchards, anchois, sardines, cépoles, merlus et sédiment ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Réseaux trophiques des merlus RT reposent sur le phytoplancton merlu se nourrit de crustacés puis de poissons (pélagiques) ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Organotropisme: PCB (CB 153) Merlu Organes d’accumulation : foie et gonades femelles ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Organotropisme: mercure Merlu Organe d’accumulation : muscle ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Bioaccumulation du mercure Merlu Golfe du Lion Augmentation avec la taille des merlus à partir de 35 cm ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Bioaccumulation des PCB (CB 153) Merlu Augmentation avec la taille des merlus Différenciation mâles/femelles: - effet de la croissance - effet de la ponte ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Bioaccumulation du Césium 137 Merlu Augmentation avec la taille des merlus Différenciation mâles/femelles: - effet de la croissance ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Bioamplification des PCB (CB 153) Proies et merlu 15N (niveau trophique) ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Bioamplification du mercure Proies et merlu HgT (µg/g, ps) ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Bioamplification pour le Césium 137 Proies ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Modèle bioénergétique: approche DEB (Kooijman) 1 - k maturity maintenance Repro. Storage (adults) maturation food faeces assimilation reserve feeding defecation structure somatic growth ( juvenils ) reproduction gamets Reserve = Lipids structure (Proteins) ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Couplage du modèle de bioaccumulation Contamination par l’alimentation PCBs 1 - k maturity maintenance Repro. Storage (adults) maturation food faeces assimilation reserve feeding defecation structure somatic growth ( juvenils ) reproduction Gametes Reserve = Lipids structure (Proteins) ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Mobilisation des PCB 1 - k maturity maintenance Repro. Storage (adults) maturation food faeces assimilation reserve feeding defecation structure somatic growth ( juvenils ) reproduction Gametes Reserve = Lipids PCBs Female Reproduction structure (Proteins) ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Mobilisation des PCB defecation defecation feeding feeding food food faeces faeces PCBs assimilation assimilation Reserve = Lipids reserve somatic somatic k k maturity maturity k k maintenance maintenance 1 1 - - maintenance maintenance growth growth maturation maturation reproduction reproduction Male Reproduction maturity structure maturity Repro. Storage Gametes structure structure structure (Proteins) ( ( juveniles juvenils ) ) (adults) (adults) ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Résultat du modèle de bioaccumulation ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Conclusions Y a-t-il des contaminants dans le merlu du golfe du Lion ? Comment sont-ils arrivés ? PCB oui Mercure Cs 137 PCB Alimentation Mercure Cs 137 Que deviennent-ils ? Organes Bioaccumulation Biomagnification Elimination (hors fèces) PCB Femelles:Foie >G>M Mâles: Foie > M,G oui Femelle: ponte Mercure Muscle >>F,G non Cs 137 ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007 Perspectives Poursuite de la détermination des niveaux de contamination: variabilités saisonnières et spatiales. Poursuite de la paramétrisation et de la validation du modèle de bioaccumulation des PCB dans le merlu du golfe du Lion ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Utiliser les contaminants comme traceurs Apports de l’écotoxicologie à la compréhension du fonctionnement des réseaux trophiques Bioamplification avec le niveau trophique Bioaccumulation différente selon le sexe Bioaccumulation en fonction de la croissance Utiliser les contaminants comme traceurs ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007

Merci pour votre attention Remerciements aux équipes de l’Europe et du Téthys Denise Arlhac Mireille Arnaud Hervé Barone Daniella Banaru Alcia Bautista-Vega Xavier Bodiguel Hélène Budzinski Sabine Charmasson Ysabelle Cheret Daniel Cossa Nicolas Courbin Christian Fauvel Franck Ferraton Yvon Guennegan  Jean François Guillaud Alain Guillou Mireille Harmelin-Vivien Rachel Hermand Carole Leite Véronique Loizeau Teresa Mathews Capucine Mellon-Duval Luisa Metral Serge Mortreux Hélène de Pontual Xavier.Philippon Cyrille Przybyla Loïc Quemener François Roupsard Jacques Sacchi Chantal Salen-Picard Jean Claude Sorbe Hervé Thébault Yacek Tronczynsky Alain Veron Merci pour votre attention MERLUMED ANR-ECCO, Toulouse 3-5 décembre 2007