Surveillance prospective - Apport des bioessais pour l'évaluation de la qualité chimique des milieux aquatiques

Type de publication Etude technique
Année de publication 2021
Année de programmation 2019
Domaine Chimie
Thématique Substances émergentes
Thème lié Thème RSP-Outils : Surveillance prospective – Application de nouveaux outils pour préparer la surveillance future
Auteur(s) Aït-Aïssa S., Chardon C., Brion F.
Organisme INERIS, IFREMER, INRAE, LNE, BRGM
Résumé

La présente étude s’inscrit dans le cadre du réseau de surveillance prospective de la qualité chimique des milieux aquatiques (RSP), dont l’un des objectifs est de démontrer l’applicabilité de nouveaux outils, tels que les outils biologiques, en soutien à la surveillance future. Menée en synergie avec l’étude nationale de démonstration des performances opérationnelles des échantillonneurs intégratifs passifs (EIP) pour évaluer les substances réglementaires (action 4 du RSP), cette étude vise à démontrer l’applicabilité et les performances d’outils bio-analytiques (i.e. bioessais basés sur le mode d’action des substances) dans un contexte opérationnel de surveillance de la qualité chimique.

Dans ce but, une démarche bio-analytique basée sur une batterie de bioessais in vitro et in vivo a été mise en oeuvre pour caractériser la contamination organique d’eaux de surface par des substances à activité hormonale et/ou dioxin-like. Les activités sont quantifiées en concentrations d’équivalents-toxiques (TEQ) biologiques dans l’eau. Cette démarche est appliquée à l’échelle nationale sur 20 sites d’eaux de surface continentales (18) et littorales (2), représentatifs de différents contextes de contamination et pressions anthropiques. Sur chaque site, une comparaison systématique de l‘échantillonnage ponctuel (eaux brutes) et de l’échantillonnage intégratif (POCIS et membranes de silicone SR) au regard des réponses des bioessais a été réalisée.
Sur la base de cette étude, des résultats majeurs ont été obtenus et différentes recommandations ont été formulées pour une utilisation optimale de ces nouveaux outils de surveillance. Plus spécifiquement, cette étude a permis :

i) de renseigner de l’état de contamination d’eaux de surface par des activités associées à ces composés perturbateurs endocriniens (PE), HAP- et dioxin-like. Les activités les plus fréquemment retrouvées sont les activités estrogéniques (ER) et HAP-like (HAPL) ; d’autres activités (glucocorticoïdes (GR), androgénique (AR), et dioxin-like) sont également présentes mais de façon beaucoup plus spécifique, en fonction des sites et/ou du type d’échantillonnage.

ii) d’éprouver les stratégies d’échantillonnage pour la bio-analyse. Les EIP confirment, dans une majorité de cas, le diagnostic établi sur la base des analyses des prélèvements ponctuels d’eau de surface. Cependant, ils apportent une information complémentaire aux échantillons ponctuels pour des activités mesurées sur certains sites, e.g. mise en évidence d’activités ER et AR non révélées dans le cas de prélèvement d‘eau ponctuel. Les POCIS sont pertinents pour la mise en évidence d’activités endocriniennes de type ER, AR et GR ; les SR constituent un mode d’échantillonnage à privilégier pour détecter et quantifier les activités HAPL et DL.
 
iii) de prioriser les sites en fonction des profils d’activités in vitro. Une hiérarchisation par méthode des clusters montre une bonne discrimination des sites les plus contaminés des autres sites et identifie les couples bioessais/type d’échantillonnage les plus discriminants.
 
iv) de prioriser les sites en fonction du risque. Une interprétation des valeurs de TEQ-Bio in vitro au regard de valeurs seuils (établies ou proposées), sur la base d’un calcul de quotient de risque (RQ), a permis d’identifier 9 (eaux) et 10 sites (EIP), parmi les plus contaminés, présentant un dépassement du risque. La nécessité d’éprouver et d’affiner les valeurs seuils pour certaines activités in vitro comme l’activité HAP-like est notée.
 
v) de confirmer un impact des activités oestrogéniques in vitro à l’échelle de l’organisme pour un ensemble de sites présentant un RQ>1 et une absence d’effet pour les sites ayant un RQ<1. La confrontation des données in vivo et in vitro montre une excellente cohérence entre les deux bioessais et renforcent la pertinence de la valeur seuil d’activité oestrogénique établie précédemment. Ces résultats soulignent la pertinence du diagnostic in vitro au regard d’un impact à l’échelle de l’organisme et l’intérêt du couplage entre bioessais in vitro et in vivo dans la caractérisation du danger associé aux matrices environnementales.
 
vi) de montrer la contribution majeure des hormones oestrogéniques (estrone et 17b-estradiol) dans les activités oestrogéniques mesurées in vitro, confortant ainsi l’utilisation des bioessais cellulaires sensibles aux oestrogènes comme une alternative fiable à la chimie analytique ciblée pour la surveillance de ces hormones dans les eaux.
 
Enfin, un ensemble de recommandations et de points d’améliorations sur les procédures à mettre en oeuvre pour une utilisation optimale de ces outils et de leur interprétation dans un contexte de surveillance opérationnelle a été formulé. Ces recommandations soulignent notamment l‘importance des contrôles qualité à inclure dans ce type d’étude, des stratégies d’échantillonnage à mettre oeuvre en fonction des objectifs de surveillance et, enfin, du développement des stratégies de bioessais pour permettre une évaluation plus exhaustive des contaminants des milieux et de leurs effets sur les organismes.

 
Fichier(s) attaché(s) RDI-RSP_2019_Bioessais_evaluation_qualite_chimique.pdf 1.33 Mo