Bioaccumulation par Dreissena polymorpha: quel reflet de la contamination chimique du milieu ? : Expérimentation – Observation – Modélisation

par Adeline Bourgeault

Thèse de doctorat en Ecotoxicologie. Géoscience et ressources naturelles

Sous la direction de Marie-Hélène Tusseau-Vuillemin et de Catherine Gourlay-Francé.

Soutenue en 2010

à Paris 6 .

mots clés

• Bioaccumulation
• Modèle Biodynamique
• Métaux -- Aspect environnemental
• Biodisponibilité
• Dreissena

Résumé

Dans le contexte réglementaire de la Directive Cadre sur l'Eau, il est nécessaire d'évaluer l'impact de la contamination métallique sur les milieux aquatiques pour pouvoir établir un diagnostic des masses d'eau. Intégrer dans ce diagnostic, la biodisponibilité des métaux par une mesure de la bioaccumulation dans des organismes modèles, permet d'évaluer plus finement le risque pour l'environnement. Cependant le lien entre la bioaccumulation et la contamination chimique du milieu reste difficile à établir puisqu'il dépend de paramètres physicochimiques et physiologiques. Afin de faire ce lien chez la moule zébrée, nous avons utilisé un modèle cinétique de bioaccumulation: le modèle biodynamique. Des expositions en laboratoire ont permis d'étudier l'influence de la physicochimie de l'eau (concentration en calcium, zinc et matière organique dissoute) sur les constantes d'accumulation du modèle par voie dissoute et de mettre au point un protocole d'exposition permettant de déterminer les constantes d'assimilation par voie trophique. L'effet compétiteur des ions (Ca et Zn) sur l'accumulation du Cd et du Ni par voie dissoute a été mis en évidence et intégré au modèle biodynamique par une approche s'inspirant du modèle du ligand biologique (BLM). Des suivis de contamination de dreissènes transplantées, de 2 mois et 1 an, ont mis en évidence la capacité du modèle à relier la contamination métallique du milieu à celle des organismes, en prenant en compte la physicochimie du milieu (notamment le niveau trophique) et la physiologie de l'organisme (taux de filtration, taux de croissance).

Titre traduit

Does bioaccumulation in zebra mussels reflect the water chemical contamination ? : Experiments – Observations – Modeling

Résumé

In the context of the Water Framework Directive, it is necessary to evaluate the impact of metal contamination on aquatic environments in order to establish a diagnosis of aquatic systems. Integrating bioavailability of metals in this diagnosis by measuring the bioaccumulation in model organisms allows assessing more accurately the risk to the environment. However the relationship between bioaccumulation and chemical contamination of the environment is not direct since it depends on physicochemical and physiological parameters. To make this link in zebra mussels, we used a bioaccumulation kinetic model: the biodynamic model. Laboratory exposures were performed to examine the influence of the water physico-chemistry (concentration of calcium, zinc and dissolved organic matter) on the dissolved accumulation constant. The competiting effect of ions (Ca and Zn) on the accumulation of dissolved Cd and Ni was demonstrated and integrated into the biodynamic model by an approach similar to the Biolotic Ligand Model (BLM). A protocol of exposure was established to determine the constants of dietborne assimilation. A bioaccumulation monitoring in transplanted zebra mussels, during 2 months and 1 year, showed the ability of the model to relate the metal contamination of the environment to the bioaccumulation, taking into account the physico-chemistry of the environment (including trophic level) and the physiology of the organism (filtration rate, growth rate).