• Aucun résultat trouvé

3.1.2.2. Eucaryotes 

La  dégradation  directe  des  phtalates  est  un  processus  restreint.  En  effet,  plusieurs  réactions  sont  nécessaires  pour  une  élimination  complète  des  composés  initiaux.  La  capacité  de  dégradation  des  phtalates  augmente  avec  le  degré  de  différenciation  des  organismes  et  limite  l’importance  de  la  bioaccumulation. La première étape qui a lieu dans le tube digestif chez les Mammifères et dans les  branchies chez les poissons est la réaction d’hydrolyse. Cette hydrolyse conduit au mono ester et à  un alcool libre. Ce produit de dégradation est appelé métabolite. Les premiers métabolites, issus de  la dégradation primaire des phtalates par des eucaryotes sont le MEHP pour le DEHP, le MnBP pour  le  DBP  ou  encore  le  MBzP  pour  le  BBP.  La  suite  des  transformations  a  lieu  après  absorption,  essentiellement  dans  les  tissus  hépatiques  et  rénaux.  L’alcool  libre  est  oxydé  en  acétate  et  en  dioxyde de carbone par β oxydation. Le mono ester résultant est quant à lui soit éliminé directement  par l’organisme, soit éliminé en suivant une suite de dégradations de phase I. Ces dégradations de  phase I consistent en une oxydation de la chaîne carbonée à différents niveaux possibles, soit par la 

voie du cytochrome P 450 microsomal (CYP 4A1), soit par des oxydases mitochondriales (palmitate  CoA)  ou  soit  par  des  peroxysomes  (un  peroxysome  est  un  organite  cellulaire  entouré  par  une  membrane  simple  et  ne  contenant  pas  de  matériel  génétique.  Par  opposition  à  la  mitochondrie,  toutes les protéines qui le constituent sont donc codées par des gènes nucléaires et proviennent du  cytosol). Ensuite, surviennent des réactions de phase II consistant en une conjugaison, notamment  avec l’acide glucuronique, qui représente la phase ultime de la biodégradation (Barron et al. 1995).  Les principaux métabolites produits lors de la dégradation secondaire du DEHP sont le 5OH MEHP, le  5oxo MEHP,  le  5cx MEPP  et  enfin  le  2cx MMHP  (Wittassek  et  al.  2007).  L’acide  phtalique  est  un  métabolite mineur et contrairement à ce qui survient chez les microorganismes, le cycle phtalique  n’est  pas  oxydé.  De  plus,  il  existe  des  particularités  de  catabolisme  selon  les  classes  zoologiques  considérées.  Par  ailleurs,  la  variété  de  métabolites  oxydés  en  phase  I  est  plus  importante  chez  les  Mammifères  que  chez  les  poissons.  Chez  le  rat,  le  DEHP  est  rapidement  absorbé  par  le  système  gastro intestinal après une administration orale. Ensuite, il est hydrolysé, pour une grande majorité  (90  %),  en  MEHP  avec  un  relargage  de  2 ethylhexanol  (EH)  avant  l’absorption  intestinale  (Kluwe  1982).  Il  est  important  de  noter  que  le  phénomène  d’absorption  est  faible  chez  l’Homme  et  les  Primates. Chez le rat, plus de 90 % est excrété par les urines après administration diététique, alors  que seulement 0,9 % est excrété dans les urines par le ouistiti (Albro 1986). Chez l’Homme, entre 11  et 25 % d’une dose ingérée est retrouvée dans les urines (Schmid &Schlater 1985). 

3.2. Dégradation des alkylphénols 

La  biodégradation  primaire  des  NPnEO  dans  les  stations  d’épuration  est  une  réaction  à  haut 

rendement. Cependant, la biodégradation générale semble être plus compliquée avec la formation,  par  raccourcissements  des  chaînes  éthoxylées,  de  plusieurs  métabolites  différents  tels  que  les  NP2EO,  NP1EO,  NP,  NP1EC  et  NP2EC,  et,  par  des  oxydations  non spécifiques,  à  des  métabolites  qui 

possèdent  des  alkyles  oxydés  et  des  chaînes  éthoxylées  (CAPnEC)  (Di  Corcia  et  al.  1998).  La  transformation des NPnEO en métabolites des NP2EO et NP1EO est bien un processus bien établi et 

les bactéries capable de proliférer en utilisant les NPnEO comme source de carbone sont bien isolées 

(John &White 1998, Maki et al. 1994). Quelques bactéries dégradent les NPnEO par exo scission de 

simples unités de glycol avec une accumulation de NP2EO et NP1EO comme produits finaux majeurs 

de  dégradation.  Le  mécanisme  proposé  implique  un  changement  de  l’hydroxyle  de  la  réaction  oxygéno indépendante  du  dernier  vers  l’avant dernier  carbone  de  l’unité  ethoxylée  terminale  des  NPnEO ainsi qu’une dissociation de l’hémiacétal pour relâcher de l’acétaldéhyde de classe inférieure. 

Ce  métabolite  NP(n 1)EO  subit  plusieurs  cycles  de  cette  même  réaction  jusqu’à  ce  que  la  chaîne 

éthoxylée soit réduite à une ou deux unités éthoxylées (John &White 1998). Dans la majorité des cas,  c’est  la  forte  sorption  des  alkylphénols  et  non  l’activité  microbienne  qui  limitera  les  vitesses  de  biodégradation de ces contaminants (Bosma et al. 1997). En effet, le NP se lie fortement aux acides  humiques de la matière organique dissoute au travers des interactions lipophiles non spécifiques du  sol (Höllrigl Rosta et al. 2003, Soares et al. 2008). 

3.2.1. Biotransformation des isomères du NP 

La première suggestion que les microorganismes capables de métaboliser les alkylphénols tels que le  NP,  l’OP  et  les  acides  octylphenoxy  acétiques  dans  des  conditions  aérobies  vient  des  études  dans  lesquelles le 2,4,4 trimethyl 2 pentanol a été détecté comme métabolite de l’OP (Tanghe et al. 1998)  et de l’acide octylphenoxy acétique ( Fujita et Reinhard, 1997) par l’action de Sphingomonas TTNP3.  De  plus,  il  a  été  montré  que  plusieurs  souches  de  Shingomonas  étaient  capables  d’utiliser  le  NP  comme source unique de carbone et énergétique (Fujii et al. 2001, Gabriel et al. 2005a, Tanghe et al.  1998).  Dans  le  milieu  aquatique,  une  rapide  diminution  de  la  concentration  en  nonylphénol  est  observée dans les cours d’eau, les eaux statiques et l’eau de mer. Ce phénomène est dû à la dilution 

avec le courant, l’évaporation de surface, la codistillation et la dégradation (Ekelund et al. 1993, Liber  et al. 1999a, Liber et al. 1999b). Cependant, la dissipation du NP est le plus souvent dû à la sorption  de  ce  composé  dans  les  sédiments  où  il  peut  s’accumuler  dans  le  biota  et  la  faune  ou  subir  la  biodégradation  (Ekelund  et  al.  1993,  Hesselsoe  et  al.  2001,  Staples  et  al.  2001).  Un  total  de  37  souches de bactéries pouvant dégrader le NP a été isolé dans des conditions aérobies et anaérobies  (Acinetobacter  baumannii,  Arthrobacter  nicotianae,  Bacillus  sphaericus,  Bacillus  cereus, 

Sphingomonas sp., …) (Chang et al. 2005, Chang et al. 2004, Yuan et al. 2004). De toutes les souches 

bactériennes isolées, Sphingommonas apparaît comme celle qui possède la capacité de dégradation  la plus importante avec un taux de dégradation moyen de 100 mg/l/jour (Corvini et al. 2004, Gabriel  et al. 2005b). Gabriel et al (2005b), ont également observé une corrélation entre la dégradation du  nonylphénol  et  la  turbidité,  l’augmentation  de  la  biomasse  totale  et  l’activité  respiratoire  de 

Sphingomonas species. De plus, une étude s’intéressant à Sphingomonas species TTNP3 a fourni la 

preuve que l’hydroquinone est le métabolite central de la dégradation des isomères du NP (Corvini et  al. 2006). Cette réaction est une réaction de type II nécessitant un groupe hydroxy libre en position 

para.  D’autres  parts,  les  nonylphénols  peuvent  être  dégradés  par  des  champignons  (Corvini  et  al. 

2006). En effet, plusieurs souches de champignons filamenteux du sol ont été isolés (Bjerkandera sp., 

Phanerochaete  chysosporium,  Pleurotus  ostreatus  et  Trametes  versicolor)  (Dubroca  et  al.  2003, 

Soares et al. 2005, Soares et al. 2006). Par exemple, en présence de cosubstrat tel que le glucose, 

Bjerkandera sp. et Trametes versicolor éliminent respectivement approximativement 99 et 97 % de 

100  mg/l  de  tNP  en  seulement  25  jours  (Soares  et  al.  2005).  Plusieurs  études  rapportent  que  la  dégradation du p NP débute par la fission du cycle aromatique (De Vries et al. 2001, Fujii et al. 2001).  L’élimination  initiale  de  la  chaîne  alkyle  et  la  division  ultérieure  de  tous  les  atomes  de  carbone,  couplée à une possible décarboxylation, a été proposée comme processus alternatif à l’attaque du  cycle aromatique. Cette voie métabolique implique l’oxydation du carbone tétravalent de la chaîne  nonyle (Corvini et al. 2004). 

Dans  une  autre  étude  de  Giger  et  al.  (2009),  le  même  processus  de  dégradation  que  chez 

Sphingomonas species a été observé chez Sphingobium xenophagum. Les structures des métabolites 

1 à 3 (Figure 17), avec un substituant hydroxyle additionnel en position 4 dans le cycle, sont de forts  indicateurs de la réaction initiale sur l’atome de carbone de l’alkyle substituant. Cette réaction est  appelée  hydroxylation  (Giger  et  al.  2009).  La  dégradation  du  NP  dans  les  sédiments  et  les  boues  d’épuration sous conditions anaérobies a été récemment rapportée par (Chang et al. 2005, Chang et  al. 2004). Dans ces études, les bactéries sulfato réductrices pourraient être le composant microbien  majeur  pour  la  dégradation  anaérobie  du  NP  dans  n’importe  quel  environnement,  mais  les  populations  méthanogènes  et  eubactériennes  seraient  également  impliquées.  Néanmoins,  des  doutes  à  propos  de  l’utilisation  du  4 t NP  subsistent.  En  effet,  dans  les  tests  de  dégradation  du  NP1EO, dans les mêmes conditions expérimentales que précédemment, il y a accumulation de NP et 

aucune  information  n’a  été  fournie  concernant  une  future  dégradation  de  ce  composé.  La  facile  dégradation  des  alkyls  linéaires  tel  que  l’alkylbenzene  sulfonate  dans  les  conditions  anaérobies  fournirait une explication rationnelle de ces cas isolés de dégradation anaérobie du NP (Mogensen et  al. 2003). 

Figure 17 : Processus de dégradation des NP par Sphingobium xenophagum 

D’après Giger et al. (2009) 

3.2.2. Biotransformation des acides nonylphénoxy acétiques 

Les  rapports  sur  la  dégradation  des  NPE  dans  des  conditions  anaérobies  sont  peu  abondants.  Cependant, il apparaît que le NP est le produit final de la dégradation. Il ne subit pas de nouvelles  transformations  et  est  fortement  absorbé  sur  les  particules  solides  (Ejlertsson  &Svensson  1995,  Soares  et  al.  2005).  La  principale  source  de  nonylphénol  dans  l’environnement  n’est  pas  sa  production  industrielle  mais  sa  production  due  à  la  dégradation  des  nonylphénols  éthoxylés  (Langford  &Lester  2002).  La  biodégradation  aérobie  des  NPEO  débute  par  une  diminution  de  la  chaîne éthoxylée, conduisant à la formation de nonylphénol à courtes chaînes éthoxylées contenant  seulement  une  ou  deux  unités.  Des  transformations  supplémentaires  suivent  via  l’oxydation  des  chaînes  éthoxylées  produisant  des  acides  nonylphénoxy  acétiques  (NP1EC  et  NP2EC)  (Jonkers  et  al. 

Figure 18 : Processus général de dégradation des NPnEO