Projet ANR-10-CESA-0013 – Pharm@ecotox : Résidus pharmaceutiques et écotoxicologie en milieu marin
Programme : Contaminants, Ecosystèmes, Santé (CES)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Madame marie-pierre halm (UNIVERSITE DE CAEN  - BASSE-NORMANDIE)
Partenaires : Laboratoire Interactions Écotoxicologie Biodiversité Écosystèmes; Institut des Sciences Moléculaires; Centre d'Études et de Recherche sur le Médicament de Normandie; Groupe Mémoire et Plasticité Comportementale; Physiologie et Écophysiologie des Mollusques Marins
Montant : 550000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Pollution des milieux aquatiques par les médicaments : effets sur les invertébrésImpact des résidus pharmaceutiques sur le milieu aquatique : exposition et toxicité vis-à-vis d’invertébrés dulcicoles et marins.
Qualité des eaux littoralesL’augmentation de la consommation de médicaments et le développement de techniques analytiques plus performantes au niveau environnemental ont entraîné l’identification de résidus médicamenteux dans tous les compartiments aquatiques. A la différence de polluants conventionnels, ces polluants émergents sont émis majoritairement de manière continue et à faible dose dans l’environnement, ce qui peut aboutir à des contaminations chroniques. Cependant, du fait du cadre réglementaire limitant l’évaluation du danger de ces résidus, le risque environnemental présenté par les médicaments est mal connu. Le projet pharm@ecotox vise donc à évaluer l’impact de ces substances vis-à-vis des organismes dulcicoles mais aussi au niveau des organismes marins. D’un point de vue économique, la pérennité des activités conchylicoles et des activités halieutiques implique une meilleure connaissance des dangers liés à la présence de polluants chimiques (y compris pharmaceutiques) dans le domaine maritime. A cet égard, la qualité des eaux littorales représente une donnée majeure afin d’inscrire la pêche et l’aquaculture dans un contexte d’exploitation durable des écosystèmes côtiers.
Evaluation du risque : de la mesure de l’exposition à l’évaluation du danger par des méthodes in vitro, in vivo et in silico.La démarche utilisée dans le projet repose sur une approche intégrée permettant de relier les effets observés sur les organismes à une mesure de la contamination environnementale. L’utilisation de méthodes in silico alliée à des tests classiques d’écotoxicité permet d’obtenir rapidement un screening des molécules les plus préoccupantes et de mettre en évidence certains modes d’actions particuliers. Cela oriente également les analyses environnementales vers les molécules les plus pertinentes à rechercher La toxicité de ces molécules est ensuite évaluée in vitro afin de mettre en évidence des effets éventuels au niveau de l’ADN ou sur des paramètres en relation avec les systèmes immunitaire, digestif, nerveux et endocrinien. Cependant si les essais in vitro permettent généralement une détection sensible et précoce des effets d’une exposition à un contaminant, les essais in vivo sont incontournables pour l’étude d’effets à plus long terme. C’est pourquoi, l’impact chronique des résidus les plus préoccupants sera évalué au niveau de l’organisme sur les mêmes fonctions physiologiques. Au cours du projet, l’impact de mélange des molécules les plus présentes dans l’environnement et/ou les plus préoccupantes sera également évalué.
Résumé de la soumission : Les substances pharmaceutiques représentent une collection variée de plus de 1000 molécules actives biologiquement et utilisées en médecine humaine et vétérinaire. L’augmentation de la consommation de médicaments et le développement de techniques analytiques plus performantes au niveau environnemental  ont entraîné l’identification de ces polluants émergents dans tous les compartiments aquatiques, allant des effluents de stations d’épurations,  eaux superficielles, souterraine au  milieu marin. A la différence de polluants conventionnels (pesticides, détergents, hydrocarbures….), les résidus pharmaceutiques sont relâchés de manière continue  et à faible dose dans l’environnement, ce qui peut aboutir à des intoxications chroniques.D’un point de vue réglementaire, les dangers engendrés par le rejet de substances pharmaceutiques vis-à-vis des organismes de l’environnement  ne sont pris en compte que depuis quelques années et uniquement  lorsque les concentrations prédites dans l’environnement dépassent une valeur seuil de 0,01µg/l. De ce fait les données concernant l’écotoxicité de ces substances sont relativement éparses.  Les études menées jusqu’alors sur le sujet concernent  principalement l’identification et le dosage des résidus dans les eaux superficielles  avec un fort intérêt en termes de santé humaine vis-à-vis de la consommation d’eau de boisson.  Les données éco toxicologiques disponibles concernent essentiellement une évaluation du danger suite à des intoxications aigues, elles se focalisent sur une quinzaine de molécules alors que  leur métabolites et certaines classes pharmaceutiques tels les anticancéreux, les neuroleptiques (a verifier) ne sont que peu renseignés. Enfin les données concernant l’impact de ces résidus au niveau marin  et en particulier sur les invertébrés est extrêmement faible. Notre projet vise donc à évaluer l’impact de ces substances  d’un point de vue écotoxicologique global vis-à-vis des organismes aquatiques mais aussi au niveau des organismes marins et plus particulièrement au niveau d’organismes marins présentant un impact économique important pour la Normandie : les ormeaux, les huitres, la seiche. Une approche intégrée permettra de relier les effets observés sur les organismes marins à une mesure de la contamination environnementale réalisée en 3 zones distinctes : une zone fortement anthropisée, une zone moyennement anthropisée, et une zone d’élevage. Par ailleurs une mesure de la contamination des individus est envisagée. Afin d’appréhender les effets potentiellement toxiques des résidus in silico, in vitro et in vivo seront utilisées. L’utilisation de méthodes in silico  alliés  à une validation expérimentale permettra de prédire la toxicité de nombreux résidus et leurs métabolites appartenant à différentes classes pharmaceutiques. Cette approche pourra être utilisée dans un cadre réglementaire.  Elle permettra également de mettre en évidence  certains modes d’actions particuliers contribuant ainsi à une meilleure connaissance des mécanismes d’actions des toxiques chez les invertébrés.  Les substances pharmaceutiques étant par nature des substances biologiquement actives, cette approche in silico sera combinée à une approche in vitro permettant de mettre en évidence d’éventuels effets sur des fonctions physiologiques particulières des invertébrés : système immunitaire, système digestif, système nerveux, système endocrinien,  et ADN. Cependant si les essais in vitro  permettent une détection sensible et précoce des effets d’une exposition à un contaminant, les essais in vivo sont incontournables pour l’étude d’effets à long terme.  C’est pourquoi, selon les résultats analytiques obtenus, des impacts sur les mêmes fonctions physiologiques à des concentrations environnementales seront évalués.
Résultats : Outre le développement et la structuration d’un pôle sante-chimie-environnement au niveau caennais, ce projet a permis le développement de collaboration avec d’autres partenaires universitaires ( Université de Limoges et institut de chimie de Nice). D’autres demande de financement ont ainsi été déposé auprès de l’ANR.
D’un point de vue scientifique, le premier résultat marquant à cette étape consiste en l’obtention de données écotoxicologiques. Plus d’une cinquantaine de molécules ont été testées quant à leur impact sur des crustacés et algues dulcicoles et marines (1 espèce dulcicole et 1 espèce marine). Les composés testés appartenant à la famille des antifongiques s’avèrent les plus toxiques sur algues et daphnies (DL50<1mg/l). Concernant les composés sérotoninergiques (antidépresseurs, antiémétiques, antitussifs, bétabloquants), une étude plus poussée a été menée sur différentes fonctions cellulaires et/ou physiologiques. Ainsi, certaines molécules de cette famille s’avèrent individuellement particulièrement toxiques sur les modèles daphnies, algues, larves d’huîtres et hydre. Au niveau comportemental, de très légers effets ont été observés sur les capacités cognitives et les comportements prédateurs et défensifs de la seiche suite à une exposition chronique des œufs à des doses environnementales de fluoxétine. 
D’un point de vue contamination de l’environnement, de nombreuses molécules ont été identifiées. Plusieurs d’entre elles ont été retrouvées en milieu marin et ont donc démontré leur nature de traceur. Si les concentrations sont faibles (quelques ng/L) elles sont significatives. Les 10 molécules communes à tous les milieux (sur 155 recherchées répartie en 14 familles thérapeutiques) sont la Gabapentine, le Lévétiracétam, le Tiapride, l’Amisulpride, la Venlafaxine, l’Oxazépam, l’Acide salicylique, le Kétoprofène, l’Hydroxy-ibuprofène et la Clarythromycine.
Perspectives : Les résultats d’écotoxicité obtenus suggèrent une toxicité particulière des antifongiques, antidépresseurs et antibiotiques Les résultats d’analyse de l’exposition suggèrent que ces composés se retrouveraient plus facilement dans les phases particulaires. Dès lors le développement de méthodes de dosages associées à ces phases apparait comme prioritaire ainsi que l’obtention de données écotoxicologiques vis-à-vis d’organismes vivants dans les sédiments. Au regard de l’importante consommation de ces composés une approche sociétale pourrait être envisagée. Enfin les différences de sensibilité observées selon les organismes pour un même contaminant soulignent l’importance d’étendre les champs de recherche en terme d’évaluation du risque environnemental vis-à-vis des organismes marins
Publications et brevets : Des communications par affiche ont été présentées à divers congrès nationaux et internationaux et 2 publications sont en cours d’écriture. Ces productions scientifiques couvrent les premiers résultats obtenus quant à l’impact des médicaments sérotoninergiques sur les organismes type réglementaires (daphnies, algues, artémies et diatomées), sur le comportement de la seiche Sepia officinalis et sur le développement larvaires des huitres Crassostrea gigas.