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Enregistrement par les Coquilles Saint-Jacques de la pollution des eaux côtières par des composés spécifiques de gadolinium

Les agents de contraste à base de gadolinium (ACBG), couramment utilisés en imagerie par résonance magnétique (IRM), se retrouvent directement dans les eaux marines côtières où les concentrations de gadolinium sont en augmentation. Comme de nombreuses espèces aquatiques pourraient être sensibles à cette nouvelle pollution, nous avons évalué la possibilité d’utiliser des mollusques pour en évaluer l’importance. Les excès de gadolinium enregistrés par les coquilles Saint-Jacques et pétoncles collectées dans la baie de Brest (Bretagne, France) depuis plus de 30 ans ne reflètent pas la consommation globale des ACBG, mais sont largement contrôlés par l’un d’eux, le gadopentetate diméglumine. Bien que son utilisation ait été fortement réduite en Europe au cours des dix dernières années, les excès de gadolinium sont encore mesurés dans les coquilles. Ainsi, une partie du gadolinium dérivé d’autres ACBG est biodisponible et pourrait avoir un impact sur la faune marine.

Fig : Anomalies en gadolinium (a : Gd/Gd*), excès de gadolinium (b : ΔGd) enregistrés par les coquilles Saint-Jacques échantillonnées de 1960 à 2018 dans la baie de Brest, et consommation de GBCA en France enregistrée dans la base Medic’AM22 maintenue par la CPAM (c : consommation totale et GBCA macrocycliques, d : GBCAs linéaires).

Ces excès dans les coquilles Saint-Jacques (ΔGd = 0-2,3 ng/g) présentent une évolution temporelle complexe (Fig. 3b). Le plus ancien échantillon prélevé en 1960, avant l’utilisation des ACBG, ne montre pas d’excès significatif en gadolinium. On observe une augmentation marquée des excès de gadolinium de 1989 à 2005, suivie d’une forte baisse jusqu’en 2010, date à laquelle les niveaux normaux sont de nouveau observés. Par la suite, les excès semblent augmenter à nouveau sans atteindre le maximum de 2005, mais les données montrent une certaine dispersion. Une telle évolution est inattendue car l’utilisation des ABCG n’a cessé de croître depuis leur introduction sur le marché. Elle pourrait dépendre de la biodisponibilité du gadolinium anthropique déterminée par sa spéciation dans l’eau de mer.

Référence

Le Goff, S., Barrat, J.-A., Chauvaud, L., Paulet, Y.-M., Gueguen, B., & Salem, D. B. (2019). Compound-specific recording of gadolinium pollution in coastal waters by great scallops. Scientific Reports, 9(1), 8015. https://doi.org/10.1038/s41598-019-44539-y

 

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GDR Polymères et Océans

Les enjeux environnementaux liés à la présence de plastiques, sont aujourd’hui unanimement reconnus. Les institutions nationales (gouvernements) et internationales (Union Européenne, Nations Unies) ont engagé des actions pour à la fois mieux connaître les conséquences de la présence de ces débris plastiques dans l’environnement et tenter d’enrayer la croissance de leurs rejets.

La mission du GDR « Polymères et Océans » récemment constitué sous l’égide du CNRS ; est de fédérer et d’améliorer la visibilité de la communauté scientifique française impliquée dans la recherche sur le devenir des polymères en milieu aquatique.

Les principaux objectifs de ce GDR sont de :

  • définir les grandes questions scientifiques et les verrous méthodologiques autour de cette thématique ;
  • structurer des communautés scientifiques très diverses et faciliter la mise en place de collaborations scientifiques et techniques entre les champs disciplinaires pour soutenir les approches pluridisciplinaires essentielles pour répondre aux enjeux de cette thématique ;
  • favoriser la collaboration entre recherche académique et recherche/innovation industrielle en relation avec les pôles de compétitivité (e.g. Pôles MER Bretagne-Atlantique et Méditerranée, IAR) et les sociétés savantes (e.g. SFP, SCF, GFP) ;
  • jouer un rôle actif dans la mise en place de nouveaux protocoles expérimentaux pour évaluer le devenir des polymères en milieu aquatique ;
  • créer une plateforme d’échange d’informations offrant un guichet ouvert pour répondre aux nombreuses sollicitations des acteurs économiques, des médias, des ONG et des politiques et influencer les prospectives institutionnelles ;
  • participer à la diffusion des connaissances scientifiques acquises à travers l’organisation d’une conférence nationale annuelle et d’écoles thématiques.

Plus d’infos sur le site des premières rencontres de ce GDR

Ika Paul-Pont et Arnaud Huvet sont impliqués dans le conseil scientifique de ce GDR.

Impacts des changements environnementaux

Les écosystèmes côtiers sont caractérisés par une forte variabilité naturelle à haute fréquence des principaux facteurs abiotiques.

Déterminer les réactions possibles des communautés vivantes aux pressions d’origine anthropique (contamination chimique et plastique, réchauffement climatique, eutrophisation, surexploitation des ressources vivantes) qui génèrent un changement global avéré, est un réel défi pour les scientifiques environnementalistes. En milieu marin côtier où se concentre l’essentiel de la productivité écologique, l’impact des pollutions chroniques pose des questions supplémentaires aux gestionnaires de ces milieux et aux producteurs de ressources halieutiques et aquacoles. Certaines altérations (génotoxicité, immunotoxicité, reprotoxicité) entraînent des effets populationnels pouvant compromettre le maintien de certaines espèces dans les milieux touchés.

Le nombre de sites côtiers de l’océan mondial soumis, plus ou moins régulièrement et de manière plus ou moins prononcée, à des événements d’hypoxie voire d’anoxie augmente dramatiquement depuis les années 1950. Le plus souvent, ces phénomènes sont l’une des conséquences de l’eutrophisation des zones côtières, liée aux apports de plus en plus massif de nutriments dans ces eaux. Ces derniers stimulent la production phytoplanctonique qui, en sédimentant, induit une consommation massive d’O 2 dissous à l’interface eau-sédiment (dégradation bactérienne de cet afflux de matière organique). Lorsque les eaux sont stratifiées (e.g. pendant l’été), la couche de fond se retrouve isolée et se voit soumise à des épisodes d’hypoxies plus ou moins prolongés, avec des conséquences graves sur les biocénoses benthiques.

Face aux diverses pressions environnementales, les organismes marins présentent des réponses adaptatives de nature comportementale, physiologique (plasticité phénotypique), ontogénique et évolutive qui se répercutent individuellement sur leurs traits de vie et, au niveau individuel et populationnel, sur la dynamique spatio-temporelle.

Grâce à la combinaison d’approches expérimentales (en laboratoire ou in situ) et d’études d’observation sur le terrain le LEMAR conduira plusieurs types d’approches dont :

  • Approche mécanistique : caractériser les réponses adaptatives d’individus issus de populations provenant de sites contrastés sur le plan de l’exposition aux contaminations chroniques.
  • Approche diagnostique : appliquer des descripteurs phénotypiques correspondant à des perturbations de systèmes physiologiques essentiels tels que le métabolisme énergétique, le système immunitaire, particulièrement déterminants pour la survie et le développement des populations.

Les réponses aux polluants émergents et au multi-stress

Le LEMAR présente un fort potentiel de recherche en écotoxicologie, au sein de la place brestoise, dans le cadre de collaborations soutenues avec le CEDRE et ANSES, et au niveau national, avec sa participation active au Réseau en Écotoxicologie Aquatique, et son animation du GDR PHYCOTOX. Nous allons donc clairement développer nos approches en écotoxicologie, en considérant l’impact sur les organismes marins de polluants émergents (micro et nano plastiques), des micro-algues toxiques, mais aussi les effets des pollutions diffuses et du multi-stress (stress chimique, thermique, hypoxique) sur les populations naturelles en zones côtières. .Notre démarche vise à intégrer les nouvelles approches « omiques » en écotoxicologie, avec la bioénergétique et la fitness des organismes. Nous nous inscrivons ainsi pleinement sur l’exploration de la réponse de populations aux multi-stress, dans le cadre conceptuel de la « tolérance au stress limitée par l’énergie
» (Sokolova et al. 2012, 2013). D’autres travaux à l’interface entre écologie, ressources halieutiques et santé se développent à travers l’étude de l’accumulation des métaux lourds dans les  organismes.