Toxicité, transfert et gestion subcellulaire de l’yttrium (Y) chez trois organismes d’eau douce

Les métaux inclus dans le groupe des éléments de Terres Rares (ETR), ressource essentielle à l’électrification des transports et à la production d’énergie éolienne, entre autres, pourraient être exploités au Canada dans un futur proche. Cette exploitation minière, associée à leur utilisation industrielle croissante, serait susceptible d’entraîner une contamination en ETR des milieux aquatiques dulcicoles. Il convient donc d’évaluer le danger associé à ces métaux pour ces écosystèmes. L’yttrium (Y) est parmi les quatre ETR les plus abondants, le seul faisant parti du groupe dit des ETR lourds. Il est aussi celui dont la toxicité a le moins fait l’objet d’études à ce jour. Pourtant, de premières études suggèrent des écarts de toxicité significatifs entre les ETR lourds et les ETR légers. Cette thèse vise par conséquent à évaluer en laboratoire la toxicité et le transfert trophique de l’Y en relation avec son fractionnement subcellulaire chez trois organismes dulcicoles : Daphnia magna, Chironomus riparius et Oncorhynchus mykiss. L’étude de la distribution intracellulaire des métaux ouvre des voies prometteuses en écotoxicologie. Cependant, suivant l’organisme considéré et la méthode d’homogénéisation utilisée, le protocole de fractionnement peut conduire à une séparation erronée des différentes composantes subcellulaires. Le premier volet de cette thèse vise de ce fait à optimiser, à l’aide d’essais enzymatiques, le protocole de fractionnement pour nos trois organismes. Quel que soit le protocole appliqué, des écarts importants ont été observés entre les fractions véritablement séparées et validées durant nos essais et celles prédites dans la littérature en absence de vérification. Ce volet de la thèse se conclut sur l’établissement de protocole de fractionnement adaptée à chacun de nos organismes et sur la recommandation de préférer l’utilisation de fraction validées aux fractions prédites dans toutes études de fractionnement subcellulaire des métaux. La toxicité chronique de l’Y est évaluée dans le deuxième volet de la thèse à travers des bioessais exposant nos trois organismes à des concentrations sub-létales en Y. Seule l’espèce benthique, C. riparius, a présenté des signes de toxicité pour des concentrations d’exposition proches de celles relevées en milieu naturel. Par ailleurs, différentes stratégies de régulation subcellulaire de l’Y ont été mises en évidence entre chaque organisme. D. magna ii par exemple, en accumulant très majoritairement l’Y dans ses fractions détoxiquées, était capable de bioaccumuler des quantités d’Y par masse de tissu jusqu’à cent fois plus élevées que les deux autres organismes. Le troisième volet de la thèse examine le potentiel de transfert trophique de l’Y. Des expériences d’exposition de O. mykiss soit à des daphnies soit à une eau préalablement enrichie en Y ont ainsi été réalisées et comparées. Comme prédit à la vue du fractionnement subcellulaire de cet élément chez D. magna, le transfert trophique de l’Y s’est avéré très faible durant nos essais. Au niveau des tissus, ce métal se distribuait dans l’ordre suivant chez O. mykiss : intestin > branchies > foie > muscle. Toutefois, à l’inverse des autres organes, aucun phénomène de dépuration n’était mesuré dans le foie. Le volet conclut sur l’importance de cet organe dans l’étude de la toxicité des ETR. Cette thèse contribue à perfectionner la méthode de fractionnement subcellulaire des métaux et les interprétations qui lui sont liées. Elle confirme l’intérêt de ce type d’analyse dans la compréhension des mécanismes liés à la toxicité et au transfert des métaux. Enfin, à travers l’estimation de seuils de toxicité pour l’Y et de son potentiel de transfert trophique, cette thèse contribue à l’évaluation du risque induit par l’Y sur les écosystèmes dulcicoles.

Keyphrases: Terres rares, fractionnement subcellulaire, écotoxicologie, eau douce, transfert trophique, Yttrium, Daphnia magna, Chironomus riparius, Oncorhynchus mykiss