Détection de la perturbation oestrogénique dans l’environnement et les eaux usées via le

Eau Sol 10 µg/l- 2000 mg/l 2-2000 mg/l Eau Sol 0.5 à 10µg/l 0,5 à 10 mg/l

HAP Particules magnétiques Eau

Sol HAP totaux 1 à 1000 mg/l 0,02 à 2,4 µg/l Eau Sol Equivalent phénanthrène 0,93 à 66,5 µg/l 0,2 à 5,0 mg/l Eau Sol Equivalent benzo[a]pyrène 0,04 à 10,0 µg/l 10 à 500 µg/l

Pentachlorophénol Particules magnétiques Eau Sol 5 à 500 µg/l 0,5 à 50 mg/l 0,4 µg/l Eau Sol 0,06 à 10 µg/l 0,1 à 10,0 mg/l

3) Détection de la perturbation oestrogénique dans l’environnement et les eaux usées via le Yeast Estrogen Screen (YES)

Bien que le test YES s’avère moins sensible que les tests utilisant les cellules de mammifère comme l’ER-CALUX, dans le cas de cours d’eau recevant des flux importants d’eaux usées, ce test semble être une solution adaptée pour déterminer la teneur en oestrogènes (Nelson et al., 2007). En effet, un problème majeur, dans l'utilisation de tests in vitro pour analyser les échantillons environnementaux, est la présence de composés inhibiteurs/cytotoxiques. Ces échantillons sont souvent contaminés par des substances autres que les xéno-oestrogènes et peuvent interférer avec la croissance et la viabilité des cellules animales. En revanche, cette cytotoxicité est moindre pour les levures. Finalement le choix du système cellule de mammifère/levure va dépendre de la balance entre la limite de détection à atteindre (c’est-à-dire la sensibilité du test) et le rapport coût/facilité de mise en œuvre. De plus, le système «levure» a un certain nombre d'avantages par rapport à d'autres systèmes. En effet, il ne présente pas de récepteurs d'hormones stéroïdiennes endogènes. Par conséquent, ce

système manque d’interactions complexes entre l'ER et d'autres récepteurs (Routledge et Sumpter, 1996). En outre, étant donné que l'ER est transfecté dans la cellule, il n'y a aucune préoccupation concernant l'effet des récepteurs mutants ou variants, qui sont connus pour être présents dans des lignées de cellules contenant leur récepteur comme les cellules MCF-7 (Pfeffer et al., 1996). Un inconvénient du bioessais à base de levure est la présence d'une paroi cellulaire et des mécanismes de transport actifs qui peuvent être différents de ceux trouvés dans les cellules de mammifères et qui sont susceptibles d'affecter l'activité de certains composés testés (Legler et al., 2002b).

Dans les échantillons d'eau, peuvent se retrouver en mélange des substances oestrogéniques de faible puissance (comme les alkylphénols) pouvant être présents en grande quantité et des composés ayant une activité oestrogénique très élevée (comme les oestrogènes synthétiques ou naturels) présents à l’état de trace. Le comportement additif de l'activité oestrogénique des substances individuelles dans un mélange a été démontré et constitue la base pour évaluer quantitativement la teneur totale de l'activité oestrogénique dans un échantillon via l'utilisation de dosages in vitro. Ainsi, l’oestrogénicité totale d’un échantillon est comparée à l’amplitude de réponse provoquée par l’hormone naturelle E2. De ce fait, pour pouvoir calculer une activité oestrogénique totale en fonction de la réponse des tests, les résultats obtenus sont comparés à la concentration du 17-β oestradiol (hormone naturelle) qui produirait le même effet biologique en utilisant le bioessais. On définit alors un indice exprimé en équivalent 17-ß-oestradiol (EEQ) correspondant au potentiel oestrogénique. Lorsque cet effet est évalué pour un composé ou un mélange de composés, il faut alors définir ce facteur d'équivalence en 17-ß-oestradiol (FFA ou EEF selon les données de la littérature) :

où Ci est la concentration de l'espèce i.

Les potentiels oestrogéniques de certains composés ont été ainsi déterminés et ils sont spécifiques à chaque bioessai utilisé (Nguyen 2011).

L'utilisation de l'essai in vitro YES a démontré une activité oestrogénique des eaux usées et des eaux de surface dans de nombreux pays. En effet, de nombreuses études ont donc été faites avec le YES sur des matrices complexes comme les eaux de station d’épuration de façon à déterminer les concentrations en xéno-oestrogènes présents. Ce bioessais a été utilisé

en entrée et en sortie de stations d’épuration (Xm et al., 2008; Tilton et al., 2002). Par exemple, dans une enquête nationale néerlandaise (Vethaak et al., 2002), le test YES a été appliqué pour mesurer l'activité oestrogénique d’échantillons d'eaux usées et d’eaux de surface. Dans presque la moitié des échantillons d'eau de surface, la réponse de l'essai YES était inférieure à la limite de détection. L'activité oestrogénique des eaux de surface de la Meuse est, en moyenne, de 0,04 ng/l EEQ (moyenne obtenue sur trois saisons échantillonnage). La plupart des effluents des STEP ont également montré une activité oestrogénique en-dessous de la limite de détection. En général, l'activité oestrogénique est intensément réduite (de 88 à 99,9% d'élimination) par un traitement des eaux usées. Cependant, il est apparu que l'activité oestrogénique dans les effluents était plus élevée que dans les eaux réceptrices (Vethaak et al., 2002).

Une étude menée, en Belgique, sur des rivières et des effluents des eaux usées de STEP municipales a montré que l’activité oestrogénique de l'eau de surface était plus importante par rapport à celle de l'effluent (Witters et al., 2001). Sur 16 échantillons analysés, les activités oestrogéniques varient de 2 à 85 ng/l EEQ et plus de 7 échantillons ont des valeurs dépassant 10 ng/l EEQ (Witters et al., 2001). De même, Thomas et al., (2001) ont utilisé le test YES pour évaluer l’activité oestrogénique d’eaux usées et de surface (estuaire au Royaume-Uni) et ont trouvé un maximum de 24 ng/l EEQ (Thomas et al., 2001). Des études similaires ont été faites aux Etats-Unis (Huggett et al., 2003), en France, ou encore au Japon (Tashiro et al., 2003). Le tableau 11 résume les données de la littérature concernant l’utilisation du YES dans des matrices environnementales.

Tableau 11 : Niveaux des EEQ trouvés dans différentes matrices environnementales analysées dans de nombreux pays en utilisant le test in vitro YES. (Onda et al., 2002; Arijs et al., 2002)

Matrice EEQ Pays Référence

Affluents d'eaux

usées 0,1 to 150 (pM) ^{35-72 (ng/l)} Chine ^{Japon Onda et al., 2002} Li et al., 2008

Effluents d'eaux usées ^{< LD (4,46 ng/l)} 0,1-15 (ng/l) 21-147 (ng/l) 4-35 (ng/l) Belgique Etats Unis Etats Unis Japon Witters et al., 2001 Huggett et al., 2003 Tilton et al., 2002 Onda et al ., 2002 Eau de surface < LD (81,4 ng/l) <24 (ng/l) 10 (ng/l) < LD (23,5 ng/l) Belgique Angleterre Japon Afrique du sud Witters et al., 2001 Thomas et al., 2001 Tashiro et al., 2003 Arijs et al., 2002 < LD : inférieur à la limite de détection