IUP Ingénierie de la Santé Écotoxicologie - Généralités M1 MSSET Cours Magistraux Écotoxicologie - Généralités Erwan Stéphan-Blanchard

Écotoxicologie - Généralités Plan Écotoxicologie - Généralités 1. Definitions 2. Eléments de Toxicologie 2.1. Définitions 2.2. Evaluation de la toxicité 3. Eléments d’écologie 4. Accès et devenir des xénobiotiques 4.1. Voie d’accès des produits chimiques 4.2. Le devenir environnemental

Ecosystème = biotope +biocoenose 1. Définitions Écotoxicologie = étude des polluants dans les écosystèmes Écosystème = unité de base de l’écologie Environnement physico-chimique = biotope + Communauté vivante = biocoenose Ecosystème = biotope +biocoenose

Evaluer, Surveiller , Prévoir Ex: écosystème lacustre biotope conditions climatiques (situation géographique); nature géologique du sol; caractéristiques physico-chimiques des eaux. biocœnose plantes macrophytes algues microscopiques du phytoplancton; microcrustacés (daphnies, copépodes); poissons herbivores et carnivores, bactéries et champignons saprophytes ECOTOXICOLOGIE Aspect descriptif = analyse de la circulation des polluants biotope  biocoenose Aspect causal = comprendre les conséquences écologiques des polluants Evaluer, Surveiller , Prévoir Polluants (substances génératrices de stress) = substances chimiques (physiques) dans l’environnement avec effets nuisibles et secondaires sur les organismes vivants.

2. Eléments de toxicologie 2.1. Définitions Toxicologie = discipline scientifique qui s’intéresse aux toxiques, à leurs propriétés, leur devenir, mode d’action , à leur recherche et aux moyens pour les combattre (préventif ou curatif) Xénobiotique = substance étrangère introduite dans un organisme vivant Toxique Toxicité aiguë: mort rapide de l’individu (oxyde de carbone, cyanure, parathion…) Toxicité subaiguë : symptômes mais une partie de la population survit Toxicité chronique : long terme, effet cumulatif

Toxicité f() Voie d’introduction (pénétration) Rapidité d’administration La concentration Solubilité et ionisation Volatilité Véhicule associé Biotransformation Détoxification Toxification Facteurs environnementaux T° Altitude

Interactions synergie additive => effet global = somme des effets de chaque substance renforçatrice => effet > somme des effets de chaque substance potentialisation Antagonisme = réduit la toxicité d’une substance Chimique Fonctionnel - Compétitif : même récepteur - Non compétitif: pas le même récepteur

2.2 Evaluation de la toxicté a) courbe dose-réponse Sévérité de la réponse Nombre d’individus touchés b) Dose active 50 : DA50 = moitié de l’effet maximum

= effet chez la moitié des animaux en expérimentation c) Dose efficace 50 : DE50 = effet chez la moitié des animaux en expérimentation d) Toxicité aiguë  DL 50 : dose létale 50 = dose unique du produit supposée tuer 50% des animaux DL en mg/Kg de masse corporelle Rmq Si gaz, vapeur  CL 50 : concentration létale 50 Temps létal 50 : TL 50

e) Toxicité subaiguë et chronique Administration répétées 2-3 mois : subaiguë années : chronique Observer l’évolution: consommation alimentaire poids corporel hématologie, chimie clinique, analyse urinaire ophtalmologie l’ECG comportement général

+ examen toxicité fœtale fonction de reproduction : fertilité périnatalité et postnatalité tératogenèse essais de mutagenèse essais de cancérogenèse 5 groupes de substances cancérogènes: Groupe 1: agents cancérogènes pour l’Homme (arsenic, benzène..) Groupe 2A: agents probablement cancérogènes pour l’Homme (benzo-a-pyrène, cadmium, formaldéhyde) Groupe 2B: agents pouvant (potentiellement) être cancérogènes pour l’Homme Groupe 3 : agents ne pouvant être classés du point de vue de leur cancérogènéité Groupe 4: agents probablement pas cancérogènes pour l’Homme

3. Eléments d’écologie 3 Lieux potentiels de l’effet des polluants Air Eau Terre

Différents écosystèmes Ecosystèmes terrestres f() caractéristiques climatiques orographiques pédographiques Ecosystèmes aquatiques (hydrobiosphère) écosystème limnique écosystème maritime

Classification des types d’écosystèmes terrestres (d’après Schubert, 1991)

des produits chimiques 4. Accès et devenir des xénobiotiques 4.1. Accès des produits chimiques 1. Émission non désirée ou involontaire - production - utilisation - traitement des déchets émissions diffuses (bcp de sources en ptes quantités) dioxine émissions ponctuelles (points définis à hautes [ ]) 2. Accidents émissions locales involontaires 3. Emissions ciblées (application) pesticides  recommandations (g/ha) et calendrier d’utilisation. des produits chimiques

4.2. Devenir environnemental Exposition = [ ] substance xénobiotique à laquelle sont exposés Hommes, animaux, végétaux ou écosystèmes Transport / translocation (= mobilité) Métabolisme (= transformation) Minéralisation (=dégradation)

Survie d’un organismes f(): Eaux de surface (1) Survie d’un organismes f(): Facteurs chimiques : [ ] substances dissoutes; O2; sels nutritifs, molécules organiques Facteurs physiques : T°, mouvements de l’eau, pénétration de la lumière Organismes à étudier Détritus (bactéries) 1ers producteurs (algues unicellulaires) 1ers consommateurs (daphnies) Consommateurs secondaires (poissons

Eaux de surface (2) Exposition dans milieu aquatique déterminée par: Présence de groupes réactifs des produits chimiques Type et quantité de matière suspendue (= particules organiques) Activité microbienne T° et pH Facteurs hydrologiques (qté d’eau et % du flux)

Sol + complexe et moins homogène que l’eau exposition + difficile à prévoir distinction air/sol ou eau/sol difficile Réactions chimiques variées et f() nature du sol ➘[ ] produits haut  bas Adsorption = incorporation de la substance dans les composants du sol.

Contenu et composition de la MO  devenir de la substance Sédiments Formation complexe Même info que le sol Contenu et composition de la MO  devenir de la substance - Passage de matière sédiment => eau > passage eau  sédiment - Turbifides  produits chimiques retournent dans l’eau - Différentes tailles => pbm d’Oxygène Atmosphère