Surveillance biologique

Etude du modèle végétal aquatique Elodea nuttallii pour l’évaluation du risque des métaux et la biosurveillance du mercure

Elodea
Elodea nuttalli, une macrophyte aquatique
Description : Dans les écosystèmes d’eaux douces, les métaux peuvent exister sous des formes différentes, qui peuvent interagir avec les organismes indigènes. Ces interactions peuvent être observées par la bioaccumulation du métal dans l’organisme et par l’induction d’effets biologiques. La mesure d’un polluant métallique dans l’eau par des techniques d’analyses chimiques fines au laboratoire est en elle-même insuffisante pour conclure sur sa réactivité vis à vis des organismes. Les analyses chimi -
ques n’apportent pas de signification biologique et ne renseignent pas sur la biodisponibilité réelle du métal et donc le risque qu’il représente pour l’environnement. L’écotoxicologie permet de compléter ces analyses grâce à l’étude notamment de bioaccumulateurs et biomarqueurs. La biosurveillance de l’environnement tente d’apporter un diagnostic objectif sur l’état de santé de l’écosystème entier (individus, population, communauté).

En écotoxicologie aquatique, de nombreuses petites espèces animales d’eaux douces sont utilisées en routine suivant des tests standardisés (exemples : Rotifères, Daphnies, Cériodaphnies), tout comme une espèce de microalgue, Pseudokirchneriella subcapitata. En revanche, peu d’intérêts normatifs sont montrés concernant les macrophytes aquatiques, alors que ces organismes présentent de très nombreux intérêts et avantages en tests de phytotoxicité (Lewis,1995)*1. Un seul biotest normalise existe (OCDE : ISOTC 147/SC 5N, 2001) : il s’applique a la lentille d’eau (Lemna minor). Or, cette espèce à elle seule n’est pas représentative de la réponse de tous les macrophytes aquatiques. Il y a donc un besoin important de développer des approches de tests standardisés sur macrophytes aquatiques, en sélectionnant des critères de choix et en les validant au niveau du terrain.

Nous nous intéressons à Elodea nuttallii une macrophyte submergée, très présente dans le lac Léman. Sa morphologie feuilles/tige/racines, l’expose naturellement à tous les sous compartiments du milieu aquatique (sédiments/colonne d’eau). De plus Elodea nuttallii a un rôle écologique important, montre de grandes capacités d’accumulation des métaux du milieu naturel, et de grandes qualités pour une utilisation en transplantation sur le terrain contaminé. En regard des résultats préliminaires au laboratoire (Minouflet 2008*2, Cosio unpublished data) et en ce qui concerne l’application sur le terrain, Elodea nuttallii semble être une candidate idéale pour un programme de biosurveillance des métaux.

Au regard du contexte scientifique sur le besoin de description fidèle de la pollution des eaux douces et du manque de données sur la biosurveillance de l’environnement via les macrophytes aquatiques, le projet de recherche vise à approfondir les connaissances sur l’intérêt des macrophytes aquatiques pour l’évaluation du risque des métaux. La recherche proposée permettra d’apporter des éléments de réponse sur l’utilisation d’Elodea nuttallii pour définir la disponibilité à la bioaccumulation du mercure sous différentes formes de spéciation chimique (HgCl2, MMHg) influençant leur biodisponibilité dans les systèmes aquatiques. Il s’agira aussi de déterminer dans quelle mesure Elodea nuttallii peut influencer le cycle du mercure en milieu naturel. Des expériences de contamination seront réalisées au laboratoire, en système statique (béchers de 1 L) et en système continu (aquariums de 22 L). Le système continu permettant de se rapprocher des conditions environnementales réelles. De plus, la plante sera testée sur des sédiments contaminés naturels au laboratoire et dans des expériences sur le terrain. La bioaccumulation des différentes formes de mercure ainsi que l’impact des polluants sur les plantes (croissance, indice de performance du photosystème II, etc.) seront ainsi évalué. Des biomarqueurs potentiels seront également recherchés. L’objectif général est d’apporter des informations précises sur le potentiel de bioaccumulation et de toxicité de Hg chez un macrophyte aquatique représentatif afin de développer un modèle végétal aquatique original. Celui-ci pourrait être valorisé dans de futures méthodologies de bioessais au laboratoire et in situ.

*1 Lewis. (1995). Environmental Pollution 87, 319-36.
*2 Minouflet. (2008). vol. PhD, pp. 297. Geneva: Geneva University

Collaborations : Prof. Pierre Goloubinoff (Unil), Prof. Enrico Martinoia (UniZh), Prof. Reto Strasser (UniGe), Dr Jenny Renaut (Luxembourg), Dr Didier Schaefer (UniNe).

Direction et collaborateurs directement impliqués : Dr Claudia Cosio

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