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16. novembre 2022, Catégorie: Ecotoxicologie des sédiments
Des larves de chironomes pour mesurer la qualité des matières en suspension dans le Léman
La qualité des matières en suspension peut être mesurée grâce à une combinaison de biotests et de biomarqueurs avec les chironomes. Dans le Léman, cette méthode a montré que cette qualité variait au cours d'une année. Les particules peuvent affecter l'état de santé des larves de chironomes.
Depuis 2019, les scientifiques de multiples disciplines peuvent collecter des données sur le Léman grâce au laboratoire flottant LéXPLORE installé sur le lac. Le Centre Ecotox a également utilisé cette infrastructure en 2021 pour étudier la qualité des matières en suspension. Ces matières sont en interaction avec les substances dissoutes qu'elles accumulent et transportent, et constituent ainsi un intermédiaire important entre l'eau et les sédiments. Contrairement à ces derniers, les matières en suspension réagissent rapidement aux conditions environnantes et peuvent présenter d'importantes fluctuations. Le Centre Ecotox a collecté des matières en suspension pendant plusieurs mois et étudié les effets de leur qualité sur les larves de chironomes.
Les chironomes, des organismes clés du fond des lacs et cours d'eau
Les scientifiques ont collecté des matières en suspension sur deux périodes : de février à juillet (saison 1) puis de juillet à novembre (saison 2). Les particules ont ensuite été analysées et leur effet sur la croissance et l'émergence des larves de chironomes mesuré. En complément, leur effet sur l'expression génique des insectes a été étudié à l'aide de biomarqueurs. Les chironomes sont des organismes clés du fond des lacs et cours d'eau et se prêtent particulièrement bien à l'étude de la biodisponibilité et de la toxicité des polluants liés aux sédiments et de leur transfert le long de la chaîne alimentaire.
L'analyse des particules par une approche de screening non ciblé a révélé qu'elles contenaient plus de 1000 substances, dont 197 d'origine anthropique. Une grande partie de ces substances ont été détectées dans les échantillons des deux périodes, ce qui semble indiquer un caractère diffus de la pollution. « La plupart des composés que nous avons détectés ne nous ont pas surpris », indique Rébecca Beauvais, la responsable du projet. Ils comptaient notamment des produits d'entretien, des substances perfluororalkylées et polyfluoroalkylées (PFAS) et des composés marqueurs de la circulation routière. « Ces résultats doivent cependant encore être confirmés par des analyses quantitatives ciblées », souligne Rébecca Beauvais.
Un impact sur l'émergence des insectes
Lorsque des larves de chironomes étaient mises au contact de matières en suspension de la saison 2, le pourcentage d’émergence était significativement plus faible que chez les témoins. Les particules de la saison 1, en revanche n'avaient aucun effet significatif. Pour confirmer leurs résultats, les toxicologues ont étudié les effets des matières en suspension sur les ostracodes. À nouveau, les particules de la saison 2 se révélaient plus toxiques que celles de la saison 1. Les analyses ont indiqué que les deux groupes de particules se distinguaient notamment par leur teneur en mercure qui était plus de deux fois plus élevée dans celui de la saison 1. « Les concentrations étaient cependant inférieures au critère de qualité du sédiment déterminé pour le mercure. Elles étaient à un niveau tel que le mercure ne peut pas être mis en cause dans la toxicité observée », note Rébecca Beauvais.
Les scientifiques ont également étudié l'expression de gènes biomarqueurs impliqués dans différentes processus métaboliques tels que la détoxification, la régulation endocrinienne et les défenses immunitaires. L'expression génique se mesure en quantifiant la production d'ARN messager et permet ainsi par exemple de détecter les effets qui provoquent une réaction de stress et peuvent donc, avec le temps, porter atteinte à l'intégrité de l'organisme. L'exposition aux matières en suspension a modifié l'expression des 18 gènes étudiés. Alors que celles de la saison 2 affectaient surtout des gènes impliqués dans le métabolisme hormonal et les mécanismes de détoxification, les particules de la saison 1 faisaient principalement réagir ceux impliqués dans les défenses immunitaires et le stress cellulaire.
Une méthode de diagnostic prometteuse
Dans l'ensemble, l'étude a montré tout l'intérêt de l'utilisation des chironomes pour le diagnostic de qualité des matières en suspension. Combinés à des bioessais menés au laboratoire ou in situ, les biomarqueurs sont une méthode prometteuse pour détecter les effets toxiques de manière sensible et précoce et évaluer ainsi la qualité des eaux de surface.