Ecotoxicologie

Réseau Ecotoxicité

Dans le contexte de la Directive Cadre sur l’Eau (2000/60/CE), les principaux rejets sont étudiés en détail au moyen d’une batterie de tests pour évaluer la capacité de la masse d’eau réceptrice à diluer la charge toxique apportée. La masse d’eau est en effet la nouvelle unité d’évaluation de l’atteinte ou non des objectifs environnementaux introduite par la Directive Cadre. C’est à cette échelle que sont fixés les objectifs et qu’est évalué le risque de ne pas les atteindre au terme du plan de gestion. C’est également à son niveau que l’efficacité environnementale des mesures (actions) prises par les gestionnaires est évaluée. Le contrôle d’enquête a pour objectif de déterminer la cause de non atteinte des objectifs et les bioessais constituent des outils particulièrement adéquats dans ce cadre. A partir de 2005, le réseau « écotoxicité » des eaux de surface en Région wallonne a été adapté pour répondre à ces nouvelles exigences en se focalisant sur les masses d’eaux nécessitant une étude plus approfondie afin de mieux comprendre les liens pressions-impacts. Dans ce cadre, la Cellule Ecotoxicité :

•  Mesure la toxicité des effluents industriels et des eaux de surface réceptrices (amont/aval de l’émission) ;
• choisit les tests qui groupés en batteries sont le mieux capables de décrire la toxicité des effluents de secteurs industriels déterminés ;
• étudie la capacité des rivières à diluer la charge toxique apportée par ces effluents industriels ;
• applique ces tests comme outil de contrôle de l’efficacité du traitement des effluents.

En outre, tous les 5 ans, la batterie de tests est utilisée en routine sur une trentaine de stations du réseau de surveillance de la Directive Cadre sur l’Eau (réseau quinquennal).

Toxicité des sédiments

Les sédiments sont le réservoir ultime de nombreux polluants chimiques d’origine ponctuelle (effluents industriels ou urbains, sites d’activité économique désaffectés) ou diffuse (pesticides d’origine agricole). Ils sont ainsi « mémoire » de la contamination. Inversement, ils peuvent également être source de contamination. Les bioessais sont très utiles pour l’évaluation de l’état réel des sédiments dans lesquels à la fois des contaminants connus et inconnus sont présents à des concentrations suffisantes pour entraîner une toxicité vis-à-vis des organismes testés. La combinaison de trois méthodes d’évaluation (chimique, par bioessais et écologique – approche « triade ») permet de donner une réponse qui ne pourrait être donnée par aucune des méthodes prises individuellement. Dans ce cadre, La Cellule Ecotoxicologie :

• réalise des essais sur sédiment entier avec des organismes inféodés aux sédiments ;
• applique une batterie de tests écotoxicologiques aquatiques sur eaux interstitielles et lixiviats de sédiments.

Perturbation endocrinienne

Les perturbateurs endocriniens, selon la définition de l’OMS, sont des substances exogènes qui altèrent les fonctions des systèmes endocriniens et par conséquent entraînent des effets néfastes sur les organismes et les populations.

Les perturbateurs endocriniens sont des substances de structures très diverses. Ils comprennent une grande variété de classes chimiques qui rendent difficiles une recherche et une étude systématique, d’où l’intérêt pour ces catégories de substances d’utiliser des outils basés sur l’effet dans une approche de screening pour orienter le monitoring chimique.

Les bioessais employés par la cellule sont les YES (Yeast Estrogen Screen) et YAS tests (Yeast Androgen Screen). Ces tests mécanistiques, utilisant des levures génétiquement modifiées par l’insertion notamment du récepteur humain à œstrogène et à androgène, permettent de quantifier l’activité (anti)-œstrogénique (YES) et (anti)-androgénique (YAS).

Contamination des biotes

Pour répondre aux obligations de la Directive Cadre sur l’Eau et de ses directives filles, les états membres sont tenus d’évaluer l’état chimique des masses d’eau de surface. Dans ce cadre, certaines Normes de Qualité Environnementales (NQE) ont été fixées au niveau des biotes (poissons, invertébrés) par la Directive 2008/105/CE ainsi que par la Directive 2013/39/UE.
Afin de répondre à ces challenges, la Cellule Ecotoxicologie met en œuvre le monitoring des masses d’eau de surface sur la matrice « biotes », en particulier en ce qui concerne le prélèvement d’organismes (poissons et invertébrés), la préparation des échantillons pour l’analyse (dissection, constitution de pools, lyophilisation, …) et la détection des substances prioritaires pour vérifier la conformité aux NQEs.. De plus, le déploiement de techniques d’encagement d’invertébrés est également réalisé dans le cadre de ce réseau de monitoring. L’encagement constitue en effet une méthode alternative au prélèvement d’organismes, notamment au niveau des sites où les espèces recherchées sont absentes.

Toxicité des substances chimiques

Les bioessais sur substances chimiques sont réalisés comme soutien à l’examen d’échantillons environnementaux (compléter la banque de données, fixer les conditions limites), pour assister les entreprises en quantifiant la toxicité de formulations au moyen de tests simples, et pour évaluer et mettre au point des systèmes d’essai (comparaison des réponses de différents systèmes d’essais).

Monitoring basé sur l’effet et les modes d’action de certaines familles de substances : biomarqueurs sur espèces sentinelles

La cellule Ecotoxicologie utilise le gammare (Gammarus pulex) en tant qu’espèce modèle pour le biomonitoring. En effet, l’utilisation des gammares présente un certain nombre d’avantages : ils sont abondants dans de nombreux cours d’eau et leur aire de répartition en Europe est très importante, ils sont sensibles à de nombreux polluants mais suffisamment résistants pour survivre lorsque ces polluants sont présents dans le milieu, leur cycle de vie est entièrement aquatique et, de plus, de nombreuses études bibliographiques sont disponibles à leur sujet. On peut les encager facilement in situ à partir de populations d’organismes issues de sites de référence. Outre le dosage de substances bioaccumulables (HAPs) réalisé dans ce biote, cet organisme est également utilisé pour le dosage de deux biomarqueurs : l’acétylcholinestérase (AChE) qui permet de détecter l’exposition des organismes aquatiques à des inhibiteurs tels que les pesticides neurotoxiques (les organophosphorés et les carbamates) et les glutathion-S-transférases (GSTs) qui entrent notamment dans le processus de détoxification de phase II des xénobiotiques hydrophobes (HAPs, PCBs, pesticides, ….). D’autres activités enzymatiques seront utilisées comme biomarqueurs dans un futur proche pour compléter l’outil. Le taux d’alimentation des gammares est également monitoré au cours des périodes d’encagement ou en laboratoire. Ce paramètre est en effet inhibé par une large gamme de contaminants (métaux lourds, biocides, médicaments et autres composés organiques) et renseigne donc sur l’état de santé des individus et donc du milieu.

Bioindication basée sur les macroinvertébrés et leurs traits biologiques, physiologiques et écologiques pour une approche triade

L’utilisation complémentaire de bioindicateurs basés sur la composition des communautés de macroinvertébrés dans les rivières étudiées (recensement des taxons présents et de leur abondance afin de développer une approche triade) permet d’obtenir une vision globale (holistique) de l’état des cours d’eau considérés. En effet, pris séparément, chacun des volets constituant la triade (analyses chimiques, méthodes basées sur les effets, étude de l’impact sur les populations) fourni une information pertinente mais incomplète. La combinaison des trois approches et la mise en relation des résultats obtenus par chacune d’entre elles permet par contre de mieux définir l’impact des pressions qui s’exercent au niveau d’une station donnée en mettant en évidence les facteurs qui affectent le plus la qualité des écosystèmes considérés. Il deviendra ainsi possible d’identifier avec plus de certitude les causes d’une détérioration d’un écosystème (poids de l’évidence) et d’agir plus efficacement pour réduire l’impact généré sur ce dernier. Les développements réalisés dans l’analyse synthétique des traits biologiques, physiologiques et écologiques de taxons débouchent sur des perspectives intéressantes pour la description et l’interprétation de la structure et du fonctionnement des écosystèmes aquatiques et pour l’évaluation de leur qualité biologique.

Assurance Qualité

Le laboratoire d’écotoxicologie est accrédité ISO 17025 pour plusieurs paramètres (Numéro Belac d’Accréditation : 060-TEST-ISO17025). Les études et les tests sont pratiqués suivant des normes internationales.

En outre, la cellule Ecotoxicologie dispose des infrastructures et des compétences pour mettre en œuvre une série de tests en kit :

• Phytotoxkit™
• Algaltoxkit F™
• Daphtoxkit™
• Rotoxkit F™
• Ostracodtoxkit™
• Spirodellatoxkit™

Cet éventail de choix permet l’utilisation d’une batterie de tests couvrant un spectre de fonctions écologiques et de sensibilités différentes.

En outre, la Cellule dispose des infrastructures et des compétences pour mettre en œuvre une série de tests en kit :

Phytotoxkit™
Algaltoxkit F™
Daphtoxkit™
Rotoxkit F™
Ostracodtoxkit™
Spirodellatoxkit™

Cet éventail de choix permet l’utilisation d’une batterie de tests couvrant un spectre de fonctions écologiques et de sensibilités différentes.

• CEN/TC292/WG7 : Characterization of wastes – Ecotoxicological properties
• ISO/TC147/SC5 : Water Quality – Biological methods
• SEDNet : European Sediment Research Network
• Participation au Drafting Group Sediment and Biota Chemical Monitoring sous- groupe du CMA-NORMAN
• Working Group pour la rédaction du document guide «Supplementary guidance for the implementation of EQSbiota» et rédaction du chapitre « encagement ».