Etude expérimentale de la bioaccumulation et du relargage du zinc chez Dreissena polymorpha (bivalve d'eau douce) : cinétique et mécanisme de contamination et de décontamination

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Texte intégral

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d’eau douce) : cinétique et mécanisme de contamination

et de décontamination

Abdelmalek Maarouf

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Abdelmalek Maarouf. Etude expérimentale de la bioaccumulation et du relargage du zinc chez Dreissena polymorpha (bivalve d’eau douce) : cinétique et mécanisme de contamination et de dé-contamination. Ecologie, Environnement. Université Paul Verlaine - Metz, 1988. Français. �NNT : 1988METZ016S�. �tel-01775758�

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(3)

Direstelr femonte'rrs

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EruDE EI(PER.IMEhITALE

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DU ZINC

Abdelrnalek I\4AAROUF

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ET DU

CHEZ DÆEISSBfA ÆLY ?.,TORPTTA

D'EAU DOUCE

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Ce Paris slt

(BTVALVE

CINETIQUE ET MECAI\IISME DE COI\ITAMINATION ET DE

DECOMTATVIINATToN

CEfte prÉsentatim cétinitirre tient Hpre ûcE comectiols soulaitÉes par le jnrv

Eortelle re jemi r DEceùDe lttt ûevilt ra cilrissiu d.e[ele!:

BrBu oTHEe u e ur.r rvrns iriEE

(4)

A tous ies

'nioiogstes

qui m,ont initié à leur

scienr:es

et dont rrerr.iins,

nre Jbnt I'ironneur cle.juger

c:e

travail.

À la mémoire de mon père

A rn,l mère

A mon t'rère

A ma soeur

(5)

rÉelIe reconnais;anse.

iloueie'rr le grofesEe'rn,J.C. dinection de ce travail ,Ie tiens nenercienents les ulus sincènes.

dans mes fecher€hes soient assurés de

PrlrÀil, In'1 initiê I tr recbenche es e.ssur3nt I3 à lui expnimen le tÉnroignage de non nEEFect et nes

Honsleur le Professeur H. N0URISSON, il'a accueilti, voitâ quaEre ens rtens son Labolatoire. 0ue la bienveiliance qu,it e torjouns manifestÉ à mon égarC trouve, dens ces liEnes, i'expres=ion de ile profonde gratituUe.

'Je suis Égalernent tràs sensinte à tr prÉsenee dans mon jury iles pnofesseurs

Hensieur 0 RÀUEFA et t'ledeiloiselle P vasszun, et de ttonsieun L. Honil, rnaitre rte eonfénence, rlrri ont voutu ilarquer leur intÉnêt uour ce ffavail et qui il,ont fait oart 0e leurs critiques consffuctlves.

l{onsieun R' cOss0t{ rn'a per'rnis d'effectuer un stege tt'analyse polercgraDhique dans 5En leDoretoire et ile fait t'honneur d,exaniner ce travail et de siÉger datts ilon ]my. Je tiens à lui exDrirnen, isi, nes sincÈres nerencienents et le tÉnoiEnage de rnon

arnititf. Je tiens égalernent à nenencien ,

- Honsreur C. CR0C}|ARD et Hedane HN. EEAWAIS pour leun aide dens la nêalrsetton cte t'Étuue ttistologique

- t{onsieur L. tEËtIzE et Hadane il. PELTRE de fiettre à ma rlisposition teurs bibliogrephiques.

- t'leEsieuns P. t'faGNEn et ilF. P0INSAINT qui n'ont f ait bénÉf

icien de leun technique 1or5 tes sorties sur le tenrain.

docufientg

expénience - ltonsieur H' RIEEÎÎE Hlnr l'eide q['il n'a apporté dans ta nÉatisation technique gnaphiqus. et des Fhotogp6pgies qui illustrent ce rntlnoire.

(6)

Hes cilDaglms de travail, A. mrAEAD, A. ÎilrnAll, ll. EEffA]lIA fit 5l tre€n ttlÊ arbiance ûe tnavail ef ficace et sllrieuse, leB logrEE tliscnssims qrE nors et ilE e[ EtrsErDle ort ciltrimÉ à la mm rercbe ûe m traveil. ite tims à leE r*rcien viv*lt.

Pflr l'aide efficace et sénielse ql'elle l'a apDortÉe eu Eours dE la $lriode dE prÉparatiol de m erposÉ oral, je tims à rcæruier s. llAZI.AtlI.

ite Ear{Enai de bDs sonrenins tte torte l'Éqlif de rEcherche et de H EoUHreE dr laDonatoiru qii r'ort, à ûiffÉËnts titr€g. raciritÉ la tâche.

Ce treveil a étÉ rÉafisÉ 9nâæ à ue borrËe d[ goBvemerelt rarcaain et e[ soltie! finalcien deÉ ciltrets Etl-Catteril 06/68. AI!-PIBE{ Eiaototticoloqie 00ltZ et à l'astim intÉ'grÉe fralco-tlaræaiæ S?-ïEZ eltre la facuttÉ deÊ scieaces ûe HetE, teDorabilt tl'llcologie et de la famltÉ des scietces de Hamet(ech.

(7)

INTRODUCTION

rèTE PARTIE : ETUDE BIBTIOGRÀFHIQUE

f . GEOeHIlfiE DU ZII|C (Zn), 4 f .l, FropriÉtÉs physico:ehimiques.. .. . ..4 I . 2 , S o u r c e s e t u t i l i s a t i o n s du Znr.... . . . 4 I , 3 , S o u r c e s d e c o n t a n i n a t i o n de l,environnenentr...I f , { , R e n è d e s e t t r a i t e m e n t s , - . . . . 5

IT. DYNAI,fiST,IE EÎ TOXICITE DU ZINC DÀNS LES MILIEUX

AOUAÎIQUES

f f ,l. Conpartiments "aquatiques,' fI,2, Cmpartiments "orEanismes

I f , 2 , l , A d e o n n t i o n , I I . 2 , 2 . À h s o n n t i o n , I I , 2 , 2 , I . B i o a c c u m u l a t i o n d i r e c t E . . . . . . . t 2 I f , 2 , 2 , 2 . B i o a c c u m u l a t i o n indirecte. . . . , ôt 2 f f . 2 . 3 . V o i e s d ' a h s o r n t i o n . ^ . . . 1 4 f f . 2 . 3 . I . D i f f u s i o n p a s s i v e . . . . 1 4 f l . z . 3 . 2 . E n d o e y t o s e ( p i n o . e t F h a g s s Y l o s e ) . , . . . . . r . . . . . . . . . . . g v i v a n t s " ( n o l l u s q u e s ) r . . . 1 t l t I f , 2 , 3 , 3 . T r a n s p o r t a c t i f , r 5r4 r 8 génÉrale.,. . . . 1 8 . nétabolique.

cellulaire et nÉcanisnes d,action,. .2t

III . MECÀIISUES DE DEFEIISE EHEZ LES BIVALI/ES. 2 2

I I I , l . R É a c t i o n s c m p o r t e n e n t e l e s . . . . . . 2 4 I f I , 2 , R É a c t i o n s n É t a b o l i q u e s . . . . . . 2 4 f I I , 2 . l . C o a e n É t i n n s n i n É r . a l e e _ . . . . . . . 2 5 I I I , 2 , 2 . M É t a l l o n r . o t É i n e e - . . . . . . . 2 6 I I I , 2 , Z , l . M é t a l l o t h i o n É i n e s _ . . . 2 6 I I I . e . z . l . t . D t l f i t i r i i l . . . . . . . 2 6 I I I . t . z . t . 8 . n É p a r t i t i o n . . . . . . 2 7 I I . 2 , l l , l o r i c i t É d u Z i n e . , I I , 2 , { , 1 . T o n i c i t É I I , 2 , 4 . 2 , T o x i c i t é f f , 2 . { . 3 , T o x i c i t É 2 0

(8)

I I I . e . 8 . t . 1 . R ô l e .

IIène PÀRTIE : I'IATERIELS ET METHODES

I, MATERIELS BIOLOCIQUES

II. DISPOSITIF EI(PERIT'IENTÀL

III . I{ODALITES DE COIITAI.{INATIOH

2 8 I I I . 2 , 2 , 2 , M é t a l l o p r o t É i n e s ( non nétallothionÉinesl., .29 I I f . 3 , E x c r é t i o n , . . . 30 3 2 3 2 I . 1 , I l r e i s s e n a p a J y m e r p à a . , . 3 2 I . 1 . 1 . S v s t É m a t i o u e . . . 3 2 I . I . 2 . D o n n É e e h i o l o q i o u e s . . . 3 4 I . 1 . 3 . E - i q e n t : e e É e o l o q i s u e E . . . 3 4 I , 1 , 3 , l , F a c t e u r s p h y s i c o - c h i n i q u e s . . . . . . . 3 5 I . l . S . l . l . I â t e r p É n e t u E . . . 3 5 I . 1 . 3 . 1 . 2 . te p t l . . . . . . . 3 5 I . 1 . S . i . 3 . L ' o t l f E è n e d i s s o u s . . . . . . . 3 5 I . 1 . 3 . 1 . 1 . t â d n r e t É . . . 3 5 I . 1 . 3 . 1 . 5 . tê c o n r a n t . . . 3 6 I . 1 . 3 . 1 . 6 . tÀ s a r i n i t É . . . . . . . 3 6 f . I . 3 . 2 , F a c t e u r s n u t r i t i o n n e l s . . . . 3 6 I . 2 . C à J a r e J l a e u J E a r i s . . . 3 9 4 2 4 2 I I I . I , C h o i x d e I a s t a t i o n t é n o i n . . . . 4 2 f I I . z , S a l l e d ' e r p É r i e n t r e . . . . 4 4 I I f . 3 , E a u d u n i l i e u . . . . : . . . 4 4 f f I . ' 1 , C o n d i t i o n s e x p é r i n e n t a l e s . . . . . . . 4 4 f f f , 5 , ' C h o i x d e s c o n c e n t r e t i o n s e n Z i n e r . . . . . . . . . . .. 4 6 I f I , 6 , P r é p a r a t i o n d e I a n o u r r i t u r e . . . 4 6 I f f , ? , T e c h n i q u e s a n a l y t i q u e s . . . . 5 0 I I I , ? , 1 , C h o i n d e E t e e h n i o u e E . . . 5 0 I I I . ? . I . l , S p e c t r o n é t r i e d ' a b s o r p t i o n a t o m i q u e . . . . 5 0 f I I , ? , 1 , 2 , P o l a r o g r a p h i e . . . . 5 1 I I I . ? , 1 , 3 . C o l o r i n É t r i e . . . 5 1 I f I . 7 , 2 , P n É n a r a t i o n d e s É c h a n t i l l o n s . . . . 5 2 I I I , ? , 2 , l , D o s a g e d u Z i n c . . . 5 2

(9)

I I I . ? . 2 , 2 , r I I . ? . 2 . 3 ,

I r r . ? ,2 , 4 ,

ôrÀlytiqre ûr zirE ûers la Diltle rolle ....52 D o s a g e d e s p r o t é i n e s s o u f r é e s . . . 6 4 D o s a g e d e s p r o t é i n e s t o t a l e s . . . 6 6 T e c h n i q u e s h i s t o c h i n i q u e s . . . . . . . 6 6

rV, EITPRESSIOH ET TRAIIB.IENT DEs RESULTATS 68

r v . l ' c r i t è r e d ' É v a l u a t i o n d e l a t o x i c i t É du zinc . . . 6 8

rv,2. critère d'Évaluation de la rétention du zinc par

I e s n o u l e s . . . . . . 6 8

rv,3. E*pression des rÉsurtats du dosaEe des protéines

s o u f r É e s . . . 6 9

rv,4, Expression des rÉsurtats du dosage des protÉines

t o t a l e s . . . i . . . . . 7 1

I V , S , T r a i t e n e n t s s t a t i s t i q u e s des donnÉes, . . . 7 1

IIIÉNE PÀRTIE : RESULTATS ET DISCUSSIONS 75

I. EINETIQUE DU zIIIc DA}TS LE MILIEU 75

r . l , E v o l u t i o n d e s t e n e u r s en zn en fonction du temps...75

f , 2 , E f f e t d e I ' E D T À . . . 8 0

f , 3 , E f f e t d e I a t e m p é r a t u r e . . IT. TOXIEITE DU ZIilE

I I , l , D é t e r n i n a t i o n d e l a

I L z , E f f e t d e I ' E D T À s u r

8 2

C L 5 0 2 8 j . . . . . s z

l a t o x i c i t É d u Z i n c . . . . . s z

rTT. CINETIQUE D'ACCIfiULATION DU ZINC 8 5

f f l , l , B i a c c u m u l a t i o n d u Z i n c p a r la partie nolle . . . 8 5

r r r ' l ' l '

. . . 8 5

I I I , l , l , l , A u p r i n t e m p s . . . 8 5 I I I . 1 , 1 , 2 , E n e u t o m n e . . . . 9 0 I I I , l , 1 , 3 , E n h i v e q . . . 9 5

r r r , l , r , l ,

R É f r e x i o n

E u r r a v a r i a t i o n saisonnière...95

I f I , l . 2 , E f f e t d r t ' a D t ^ . . 1 0 4 r r r . l , 2 , L . E f f e t d e l ' E D T À s u r ra bioaccunulation du zn

r r r . 1 , 2 , 2 . E f f e t d e t'EDTÀ sur la rnobilisation ionique

(10)

I I I . 1 , 2 , 3 , E f f e t d e L ' B D T À s u r l e p o i d s . . l o 7 I I I , 1 , 2 , 4 , E f f e t d e I ' E D T A s u r l a n o r t a l i t é . . . l o 7 I I I . I . 3 , E f f e t d e l a t e r u n _ É r a t u r q . . . I I I I f I , l , 3 , l , D É t É r r n i n a t i o n c i e t a T L 5 0 a E r . . . . . . . l t I f I I , 1 , 3 , 2 , E f f e t d e l a t e n p É r a t u r e s u r l a b i o a c c u m u -l a t i o n d u Z i n c " " ' I | I I I I . l . l , E f f e t d e l a n o u r n i t u n e . . . . I 1 5 f I I . l . { 1 , 1 . E f f e t d e l a n o u r r i t u r e s u r l e p o i d s . . . . I t 5 I I I . I . f I . 2 . E f f e t d e I a n o u r r i t u r e s u r d e b i o a c c u n u -l a t i o n d u Z i n c . . . . 1 t 7 I f I . I . 5 . E f f e t d u P l o m h g u r l a e i n É t i s u e d e h i o a e c u n u -l a t i o n d u Z i n q . . . . 1 2 1 I I I , 1 , 6 . D i E e u s s i o n d e ç e f f e t E d e E f a e t r u r . E r x t e F n e s . I f f . l . 7 , R É n a n t i t i o n d u Z i n e d a n ç l a n a n t i e m o l l e I f I , l , ? , 1 . Q u a n t i f i c a t i o n a n a l y t i q u e . . . . . . . t 2 9 I f f . L , 7 , 2 . D É t e c t i c n h i s t o e h i m i g u e . . . . . . . t 3 1 I I I , l , ? , 3 , R é a c t i o n t i s s u l a i r e . . . . . . 1 3 6 f f l . I . T . 4 , D i s c u s E i o n d e l a r É p a r t i t i o n t i E s u l a i r e d u Z n . . . . 1 4 l f l f , 2 , C i n é t i q u e d ' a c c u m u l e t i o n d u Z n p a r I a c o q u i l l e . . . . t 4 3 I I I , 2 . L D v n a m i o u e d e l ' e e c u m u l a t i o n d u Z n t43 I I I , 2 , 2 , E f f e t d e I ' E D T A . . . . 1 4 6 I I f . 2 , 3 . E f f e t d e l a t p m n e n e t u r e . . . . 1 4 8

IV. REPÀRTITION TISSULAIRE DES PROTEINES

I V , 1 , P r o t é i n e s t h e r m o r É s i s t a n t e s s o u f n É e s ( p T S ) d e t y p e n É t a l l o t h i o n è i n e s . . . . I V , I , I , R é p a r t i t i o n d E ' s P T S d a n s I a p a r t i e m o l l e . . . 1 4 8 I V , l , z , E f f e t d e I a n o u r r i t u r e s u r l e s t e n e u r s e n P T S . . . . 1 4 8 f V , I . 3 , E f f e t d e I a c o n t a m i n a t i o n e v e t r l e Z i n c s u r l e s t e n e u r s e n P T S . . . . . . 1 5 4 f V , 2 , P r o t é i n e s t h e r m o r é s i s t e n t e s t o t a l e = . . . t 5 4 I V , 3 , D i s c u s s i o n . . 1 5 5 V. I]INETIQUE TIU RELÀR(JÀCIE DU ZiNr: ( Zn ) t 5 7

V , l , R e l e r g a g e d u Z n F a r I a p e r t i e m o l l e . . 1 5 7 V , I , l , D v n a . m i o u e d u n e l - t n a i o p . . . 1 5 7 V . I . I . I . À u p i i n t e r u p s . . . . 1 5 7 t24 r29 r 4 8 r 4 8

(11)

r e x i o n s u r l a v a r i a t i o n saisonnière... r60 V . 1 . 2 . E f f e t d e I ' E D T À . . . . 1 6 1 V . L 3 . E f f e t d e | a t e n n É r . a t u n e . . . 1 6 3 V , l . 4 l . E f f e t d e l a n o u n n i t u n e . . 1 6 5 V , l . 5 . E f f e t d . P t - ' " . . 1 6 g

v , l , 6 .

V , l . ? . R e l a r g a g e p e r l e s orEanes.. . . t 7 1

V.2. Relargage du Zinc par la coquitte.. ..t73

V . 2 . 1 . D v n a r n i s u e d u n e l a n e a s e . . 1 7 3 V , 2 , 2 , E f c e t t - t ' a n t . . . . 1 7 3 V . 2 . 3 . E f f e t d e l a t e n n É n a t r r n e IVè.ue PARTfE : BIBLIOGRAPHIE AIIIIETES COIICLUSIONS ET PERSPECTIVES 1 7 6 r 8 8 2 t 5

(12)
(13)

IT{TRODUCTTON

Le Frogrès conjuguÉ des sciences et des t""tniqu.= a permis au nonde d'Évoluer d'une structure rurare traditionnerre et èrti-sanale vers une structure urbaine, technicienne et industrialisée,

Ces evances industrielles, agricoles et technologiques ont

favori-sé la surproduction et Ia surconsonmationr trE qui est à l,origine de la pollution de l,atmosphère, des cours d.eau et des sols et pose aujourd'hui des problènres parfois insolubles,

Les effets toiliques des rÉsidus chirniques dans

nement peuvent être insoupçonnés dans Ie prÉsent et nocifs à long terme,

Jusqu'à une Époque encore rÉcente, res connaissences sur ra toxicitÉ d'un produit chinique ne provenaient que des observations faites direeteuent sur l.honme, à ra suite d'accidents toxicolo-giques, ilous evons ainsi les eremples dranatiques des accidents

qui ont touehÉ le Feupts japonais i maladie de ,,Minamata,. due eu

M e r c u r e , n a l a d i e , . f t e T - I t a i , , d u e a u C a d n i u m , rnaladie de,,yosho,.

d u e a u x p o l y c h l o r o b i p h É n g l e s , , , .,

ces crises ont poussÉ r'honme à rnieux naïtriser ra technique et mieux connaïtre son environnement, Àinsi toute approche passive

des problènes toxicologiques e ÉtÉ trrogrg55ivement rempracÉe par

l'expérimentation sur des organismes vivants non humains,

Cette prise de conseience commentre à se rÉpandre et mergue Ie

début d'une "nÉvolution scientifique,, sans précÉdent dans I,his-t o i r e d e I ' h o n n e .

Parni les substentres chiniques rejetées dans I.environnement,

il faut citer les nÉtaux lourds qui, recionnus depuis fort

long-temps comme éIÉments très toxiques et dont certeins ef f ets toxi _

ques biorogiques à long-terme scrnt encore nar dÉfinis, inquiètent

les toxieologues.

Nous evons choisi d'Étudier le zinc stabre conme eEent de

contanination, can e,est un métal lourdr anthropogène, hormÉtique

pour 1'orEanisne et très frÉquemnent dÉcerÉ dans res nirieux

êQua-tiques marins et dulçaquicores (BRB,|OND et PERRODOT{, lg?g),

Souvent les Études utilisent conme treceur, le Zn6S: isotope

radioactif, ce qui constitue une approche indirecte de la

EonI ' e n v i r o n -Ee rÉvéler

(14)

2

-naissence du nÉtabolisme de celui de l'ÉlÉnrent stable. La plupart

de ces Études Eont menÉes sur le terrain (EAUDIN, L977 e et b),

Nous evons choiEi conme Eupport biologique àur expérientres,

Itrejssena poJwarpha, bivalve dulçaquicole très répandu dans les

rÉseaux hydrographiques de la France et de l'Europe en général, Les traveur entrepris sur cette espèce eu laboratoire d'éeologie de Metz, depuis Ie dÉbut des annÉes 1980 soulignent la forte capa-citÉ de cette espèee à accumuler les métaux lourds et en parti-culier Ie Zinc et Ie Plomb ainsi que son caractère rÉsiEtant à tre

genre de pollution (LEÊLIZE et CROCHARD, 198?), Mais on connait

nal les mÉcanismeE de contamination et de dÉcontamination

métalli-que chez trette espèce,

Notre travail porte donc sur I'Étude nonospÉcifique de Ia

contanination dans un systène equatique, étude orientÉe plutôt

vers une analyse des diffÉrentes Étapes du mécanisme de la bioac-cumulation et du relargage du Zinc stable par Ia Dreissène,

lfous evons Égalenent ÉtuAiÉ l'effet de certains faeteurs

intervenant dans Ia biologie de I'organisme et dans la

déterni-nation et Ia régulation de la rétention, du stockage et/ou de

I'excrÉtion du Zinc par la dreissène! *- Facteur biotique : - saison

- nourriture

*- Facteur abiotique physique : tempereture *- Facteun abiotique chinique orEenique : EDTA *- Faeteur abiotique chinique mineral i Plonb

l{otre objectif n'est pes de reconstituer les conditionE du

nrilieu naturel, mais d'Étudier I'effet de certains facteurs

sui-vant une approche analytique quentitètive et qualitative de l'ab-sorption nÉtatlique directe (Via l'eau) puis du relargage,

La preniere pertie de ce travail sere réEervÉe à Ia recherche bibliographique sur Ie dynanisne de la physico-chinie du Zinc dans Ies milieux eguatiques et de Ee toxicitÉ vis-à-vis des mollusques

de ces milieux, Les mÉcanismeE de dÉfense mis en jeu pen tres

der-niers ont Été Égalenent dÉveloppés dans cette analyse,

En début de partie expérimentale, nous evons feit une mise au point expérinentale de Ia nÉthode analytique du Zinc dans la par-t i e m o l l e ,

(15)

Les rÉsultats erpÉrimentèult sont prÉsentÉs en deux parties eontreFnânt successivement la bioaccumulation et le relargage du Zinc par la partie molle et la coquille. Parallèlement l'effet des facteurs externes sur tres deur processus biologiques, a étÉ re-cherchÉ,

La conprÉhension des inter-relationE eristant entre d.une

pert Ia variabilitÉ des cinÉtiques d'accumulation et de relargaEe, Et, d'autre pert les paranètres biotiques et abiotiques, est nÉ-cessaire à toute approche écotoxicologique visant à mieux cerner les nécanisnes mis en jeu,

Pour suivre re devenir intratissulaire du zn accumuré par la

nouler rt mieux cmprendre la signification biologique de la dÉto_

xification nÉtaboliquef nous evons rÉalisÉ un suivi analytique et

histochinique du nÉtar dans diffÉrents orgrenes, Suivant le nême

objectif, Ia répartition tissulaire des protÉines très proches des

nÉtallothionéines (!,ff ) e ÉtÉ quantif iée, Les Études entrepriseE

sur les nollusgues soulignent l'importance des ttT dans Ia

détoxi-fication de I'organisme dans le sens qu'elles assurent une

rÉten-tion intracerluraire des mÉtaux rourds accumurÉs, et en

(16)

ETUDE

(17)

IETE PARTIE : EIUI}E BIBITOGRAPEIOUE f . GEOCEII|IE ItU ZIf,e (Zal

I.l, propriÉtÉs physico_chiriques

Chiniguenent le Zinc est un nétal nou, blanc, appartenant au

Eroupe IIB de la classification périodique (Élénents de

transi-tion), ses prineipares trroppiilÉs physieo-ehinique= sont:

*- lfonbre etouigue: *- Hasse atmique : t- Valence électronique: *- Masse spécifique(solide *- Point de fusion : t - P o i n t d'Ébullition 2n = g0 M a = 6 5 1 9 ? n = 2 2 0 o C ) = 7 , L 4 g / c n 3 = 4 l 9 r E o e = 9 0 7 o C

f.Z. Sources et utilisations du Zinc

Les principares =.urtres naturerres de zinc sont ra spharÉrite

(sulfate de zn]- la ealauine

(earbonate de zn) er certains minerais avetr lesquels il est souvent associÉ au cadmi'n et

par-foiE au plonbr èu fer er à l,étain (ERB,IOND er PERROD0N, lg?g),

Le zinc e prusieurs utilisations essentielles et diverses,

une fois e*trait, il est raffinÉ en un nétal pur et stable,

L'industrie du zinc est très dÉveroppÉei selon pALLy et F0ULQUTER,

19?6 il est perticulièrement utitisÉ dans :

*- Les alliages avec Cu, lli, AI et Hg,

r- Le revêtement du fer ou de I,aeier Far gEtyanisation,

pulvérisation ou peinture, *-

L'industrie des pigments (sous forne d,oxyde), des peintures (sous forne de surfure), du caoutchouc, des produits luninescents, de certains produits pharmaceutiques et eosmÉtiques, de eertains inseetieides,

(18)

5

-f.3. Sources de contalination de I'environnerent

Les sources naturelles du Zine et ses utiliàations sont à

l'origine de la contaninetion de I'environneuent per tret élÉnent.

On distingue ainsi i

*- Les uines'et les raffineries de Zn et Pb (éuission

dans l'atnosphère et reJets danE les cours d'eau)

*- Les rejets urbains, industriels et principalenent les

ateliers de Ealvanoplastie et le: usines de

f,abrication des colorants (rejets dans les cours d ' e a u I

*- Les enErais phosphatÉs et les insetrticides

(pénétration dans les Eols et contamination des cours d ' e a u )

t- Les canalisations en laiton ou en fer galvanisÉ

attaquées Far les eaur riches en chlorures et en sulfates présents à des teneurs relativement faibles

(2pm), Le Zine cmtrnique à l'eau une opalescentre variable evec la dureté, et au-dessus d'un certain

seuil de concentretion, sa présence donne à I'eau un

goût désagrÉable astrinsent (RODIER, 19?61, fI. l. Renèdes et traiteuents

Compte tenu des effets tonigues des mÉtaux, effets directs ou

indirects, à long terme ou à trourt terne, il est eFparu nÉcessaire

de fixer des linites de troncentrations tolérables dans Ie nilieu

aquatique.

Pour le Zinc, L'0!fS ( f gB{ } recruande dans I 'eau de boisson

les linites suiventes: '

*- Concentratl,on narinele eccepteble i Er0pm *- Concentration naxinale adnissible :lE,0pm

*- Conccntretlon nerinale d'approvisionneoent en eeu : lrspm

a

Les eeuil usÉes contenânt des quentitéE inportanteE de Zinc

doiveat être traitÉes event d'ôtre déverEérs danE le nilieu

(19)

Dans la preti'gue du treitenent, les nétaux sont

préci-pités sous forne d'hydràrydes. Le Zinc est prÉoipitÉ soit per la

soude ou Ie lait de ohËut (dans une gaue de pH entre ?,6 et g,El

soit per le carbonate' de soude (dens une Ee@ de pH de 7,4 à

8,51(BREIOIID et PERRODOI, t9?9],

Les sels de Za, tels que les chlorures et les sulfates sont entrênenent Eolubles dans l.eau. Il y a donc des risques impor-tents de les retrouver ùartiellement dans les trours d.eau. par contre les carbonates, les hydroxydes et les sulfures sont inso_

lubles. rl est facile de res élininer avent re dÉversement dans

les nilieux neturels.

Les procédÉs per ÉchanEeurs d'ions sont égalenent utilisés

(LE[,ES0UE, 1978],

Les orEanisnes aquatigues gui ont une

accumulation, de bimagnif ication ou de

lourds, surtout sous des fornes insolubles,

rtent dans l'élinination de ces élénents de

tique (SIIIKISS, Lg17 l,

forte activité de

bio-stockaEe des uétaux

jouent un rôle iupo-l'environnement

aque-rI. ITTf,AIIISTIE EÎ TOITETTE DI' Zf, ITAXS LES HTLIEITT

AOI'AlIOUES

En général, le Zinc n'est prÉsent gu'en très faible quantité dans les eaux de surface. Les teneurs moyennes des nilieur océani_

ques en dehors de toute pollution ont été évaluÉes trour le Zn à

a

environ 20 ppb (D'srLvA et KURErsHr, l9?gl, à 200 ppb dans res eeuï trontinentales et à 100 ppb dans leÉ eeur de boisson (MAROOF e t a J , , l 9 8 Z ) ,

Du fait de l'industrialisation, les eaux reçoivent

continuel-leuent des epports nÉtalliques. Il en résulte une contanination

imDortante des Eonrs littoraleE, les estuaires et les rivières

treversent les régions industrielles 0u ninières (RAtilADE, rg??)

En tras de pollution, la teneur en Zinc peut atteindre

l0 EE/l er phase dissoute et 100 Elkg danE les natièrec en suspension

( P I l l A l f e t â J . , tg8ll.

Dens l'environnEnent aquatique, le Zinc libre ou lié, existe dans deux cupartirÊnts:

(20)

7

-EIAÎS DIIGEIOF

(Irt

mGS çrsrco-ErilrqE3

(eË ÊtErDleË,

tt I E E

o

u

E L I I I E f , 0 o l

- ioc sirnlec hulreÉs: eDtilf{E

û'lr certein !ffie dE EukrleÊ tl'eer

(n. HnilE, r9t9)

l-l'n,'l)

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t7 / I o.-H : B È I I E 3

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E ( 0 , 0 0 1

- ims crnlerrea irlilvarious - rorerruÊ 6e ffi{iietim'

5 1tttla..

- mnlerre d'assæiatim on nair.e d'iong Qlr+ o Cl- OûEl+ - ioiç cilErElrEr d.oetrio|lE6 (chelateÉ)

- mrtlrÈrÊ. (feiDle degnÉ de ,polyrÉnisatim'

CIII.UIIDEE 0 , 0 0 1 - 0 . 1 - sEbsteraEË rirénalEB Fe (ûll3

- Elilnitg d'hrrûmluçr l{ (ûlln et de Éi: nitatim (æagltatim)

- plrr*FEB (Ëalt ûEgrÉ de "Doly*isatiul

PAIIIIGItr.EE o . l EO -@ : ergiles. silts

- nentianres a.geaislac : _0Étritns, liqffi-gilEnB, etillËgets EléEtrlarre6

ËUÊil-t : s!Étirtio pffriæ-ctriritnË æs Éteu û,ir!s l'ear

(21)

l e s É d i n e n t ) ,

If .l. Cmpantirents aquatiques

Dans l'eau, Ie Zinc prÉsente quetre états

distincts (tableau I) i physieo-chiuiques

Etat dissous libre Etat emplexé

Etat colloidal Etat particulaire

0n appelle ..nÉtal total.' I,ensemble de ces quetre États, En

trratique, la frontière opÉrationnelle entre l.état

dissous et

l'État particulaire est de 0.ll5 u[, et e,est l.ensenble des fornes

dissoutes libres et cmplerées (dian. ( 0.00lrr) qui constituent les

vraies solutions.

Les proportions des diffÉrentes

bre physico-chinique dans le nilieu

l'eau : 0a dissous, ToC, pH, duretÉ, perticules minÉrales ou organiques.

La solubilité du Zinc est inversement trropos.lionnelle eu pH

(ELLIoTT et Lfilil, tg8? ; !|HITE, l9B?1, À pH B: l0 f du Zinc total

dans l'eau est Eous forme libre, Cette Fropojlien eu{rmente à E0 X

pour un pH de 6,5 et à r00 r pour un ptt infÉrieur à 4.5 (IfERlrER,

1 9 8 ? ) ,

tet effet du pH sur ra solubirité du zinc dans r,eau est fonction du potentiel RÉdox du nilieu (fig, l).

Par eontre ra tempÉrature n.e gu,un faibre effet sun r,équi_

libre des dif fÉrentes fornes physico-chimiques

du Zinc (I,IERI{ER, l g g T ) ,

La elassifieation de NIEBOER et RICHÀRDS0N

(t9g0) (fig,Z)

permet de distinEuer des mÉtaux doux, durs et intennédiainesr En

fonction de leur réactivité en nilieu

orEanique i critère qui

e*pliquerait aussi leur trmportenent

danE res systènes

bioro-giques, D'après eette elassificationr plus un uÉtal est dou*, FIus

* t

-Le comFartinent "equetique.. (I,eau et

Le cmpartinent "orgenisnes vivants,..

* t * *

-fornes dépendent de

l,êcuili-et des cerectÉristiques de

(22)

t i a . I : I[DICB 9 -1 . 2 l . o o.t o.c o.a Eh o.z M o.o 'o-2 -o.a -o.c -ct

CharDs ôe staDilité der espèces ôals u! rystère : ln + C02 r S ôu pl et du goteltiel redor (d'après

IOIIOUE

O A U '

rétalliques ôu Ziac, 9réôorinalts + 120 à 25'C et à I att, e! lolctiol [Br, 19?21. OPbttvl IIETAUXD0lnl OF.-Get'O IIEEAI'X IilÎENHEDIAINES 4,5 4'o 3'5 3,0 O A g ' (t n. Cu' P d . . aIPr" H g " oul" o1t" OPbt'

;::t;'*"

--t:ï-*#ïl"+

o 2 4 6 8

Fic. 2 : Classification de [Ilt08l

6,1rr I utt

;,

tt:

o u' 2rS 40 1r6 l'0 o'5 0 O S t t ' 1 0 7 2 1 { et nIC[ltDS0[ TElAUII 16 âl 23 DUNS IXDICT DB C0YI[8XC8 o 2 a Q t l o t 2 l a p H 119801.

(23)

il e tendenee à formen des liaisons covalentes, par contre, plus il est dur, plus il a tendance à forner des liaisons ioniques,

Le zinc est un nétar internédiaire evetr un caractère dur

relativenent narquÉ GIui lui permet de s'adsorber ou de se lier

souvent par des liaisons ioniques,

Ce critère permet de placer les uÉtauxr strit selon reur

pouvoir d'adsorption dans l'ordre dÉcroissant suivant : Hg > ed )

Zn (NEIIFELD et eJ,, l9?5), soit selon le degrÉ de solubilitÉ dans

l'ordre dÉcroissant suivant i Cu > Cd ) Zn ) Fe (eoLtIN, Ig?gl,

Dans les sédiments, on retrouve des quêntités essez

importantes de Zinc dans la fraction des carbonates et oxydes,

nais quand la troncentration euqmente, le Zinc se lie plus

facilenent à Ia natrice orEanique et euï sulfures (9IELTES et al,,

l g g S ) .

Ce trmporteDent d'edsortion du Zinc et de tous les eutres nÉtau* divalents sur les natières en suspension et sur les sédi_ ænts ert de nÊoe netupe que sur les oxydes et les hydroxydes so_

lideg (BOURG et l,lOlIrET, lggl).

Les fornes coplexÉes sont forteoent restreintes par les

chlorures (SALOMOI|S ed ttOOtC

, Igg0 ) , pêr contre elles sont très

favorisées par la prÉsence als couprexants orEaniques ou minéraux

i hunusr trâFricules solideE ou colloidales (BECKER, lggg ; I|ERI{ER,

1 9 8 ? ; B L U S Î e r a J . , 1 9 g 6 ) ,

La comDlexation ou l.adsorption sur les natiËreF en sus_

pension dininue la biodisponibilité des rnÉtaux lourds et donc vir_

tuellenent leur toxicité, Ainsi le Zine peut atteindre dans 1es

systènes aquatiques des concentrations très supérieures

eux

linites na*inales adnises per lF= nornes europÉennes sens avoir

pour eutant des effets uarqués sur la vie aquatique (LEE et JONES, l g g l l .

Il est Évident que tous les couplexants n.ont pag la nÊne

foree de cmpleration (BLUST et e!, , tgg6 ) , La to*icité

dépend aussi der forups du cmpleile tronsidéDÉ (BtOeK et PART, 19g6l.

Certains organisnas vivants ont la capaoité dc sÉcréter dcs

aoplexentE oB9eniqucs, erudatE qui ont le treneotériEtique de

eo-ple*er lrs lÉteux lourds. C. ert

h câE cher pluEieurs nioro_

organisrcs ( If,tBER Ft iL , l980l et certeing naarophytes tel que

(24)

t t

-II.2. CmpartirrDt 'organislËs vivants-; plus

spÉcialerent les rcllusques

Cheg les nollusqueE, les échanges des nétau* lourds eves le

uilieu EE font per deux processus : I'adsorption et l'absorption,

souvent dÉsimÉs dans la llttérature sous une nmenclature tr@une

par les ternes de "fittetion", "sorption" ou "uptake".

I I . 2 . I . À d s o n n t i o n

C'eEt un phénmène correspondant à la firation des nÉtauil sur

les surfaces de la aoquille ou de la partie nolle. ce type de

f ixation est régi par des lois physico-chiniqueE et n'entraî,ne

souvent aucune toxicitÉ vis-à-vis de I'orEanisme,

Ches les microorganisnes, le Zinc s'adsorbe sur les croûtes

d' hydroxydes ferriEues (GUI|KEL, 1986 ) .

Ches leE bivalves, _.i1.. v e toujours à I'équilibre, plus de

Zino absorbÉ qu'edsorbé eur Ia Fartie rctle. Cctte dernière

fraction conÉtitue 8l du Zinc total du nilieu et 20 à 301 du Zinc

fixÉ par l'orsanisne (BAUDII|, l9??a).

L'adsonption est plus ou moins iuFortante selon les nÉtaun, chez la Dreissène par exeuple, Ie teuil d'adsorption du eadnium sur

Ia coquille peut etteindre"llSl du Cadniun total fixé par Fet

orEa-niEue : coquille + pertie no$e + liquide intravalvaire (BIAS et

K À R B E , 1 9 8 5 ) .

I I . 2 . 2 . À b s o n n t i o n

C'est la bioaccumulation proprenent dite qui correspond à une accumulation biologique définie tronme étant Ia capacité d'un

orge-nisne d'accumuler un Élénent chinique à partir de son

envi-ronnement (RÀMADE, l9?? ),

L'incorporetion des nétaux lourds dans les systèues

biolo-giques se fait per I'intermÉdiaire de trois vecteurs: l'eeu, Ies

(25)

I I , 2 . 2 , l , B i o a e c u m u l a t i o n d i r e c t e

C'est L'accumulation par I'internÉdiaire de I'eeur ên contect

direct avec l'organisnt. C'est Ia voie Ia plus iuportante de

fixa-tion des uétaux lourds chez les nollusques et l'unique voie chez

les producteurs prinaires (RÂl,tADE, l9??).

Chez les bivalves filtreurs, les activitÉs nÉtaboliques de

respiration, de filtration et d'ouverture des valves auErnentent le

eontact de la partie nolle âvec le nilieu. L'eceunulation direete

eÉt donc intensifiÉe Eurtout dans les organes à fonction

respi-ratoire, diEestive, de stockage et d'excrétion. De ce fait Ia

bio-eccumulation est favorisée ehez les bivalves per rapFort aux

s a s t É r o p o d e s (L O B E L e t à 1 , , l i 8 2 ) ,

ff . 2,2,2, Bioaccumulation indirecte

C'est l'aceumulation uÉtallique per I'internédiaire des

pertitrules en suspension, du sÉdinent ou de Ia nourriture ingérÉes

par l'organisnr, Les aninaux eppertenent eutt niveaux trophiques

les plus éIevés dans la chaîne alinentaire sont les plus erposés à

ce type de contanination. Le teux de fixation des mÉtaux pàr voie

indirecte, dÉpend intinenent de la quentitÉ adsorbÉe ou absorbÉe

par tres partieules.

Les trâveu* de FOut0urER et àJ,(19?g) sur t*tadanta trygnea,

pernettent de classer leE opEanes d'après le pouvoir

d'aceu-mulation du Zn65 per ordre dËcroissanti Branchies internesl

Branchies e*ternes ) SiphonE ) Palpes labiaux ) Bords du manteau > Masse viseÉrale ) Masse musculaire.

Chez tiytilus eduJjs, l'organotropisne vis-à-vis du Zinc donne

Ia classification per ordre désroissent: Reins > Glandes

digestives

p i e d ( L 0 B E L , 1 9 8 ? 1 .

Le Zinc fiEure parni les oligo-ÉIénents les plus représentÉs

dans I'orEanisne des nollusques vivants dans des sites non

polluÉs. Selon IRIÂllD et ft00TfOil, ( I9?? l , la classif itretion par

(26)

1 3 -| \ , -| l l l e u E X T R A C E L L u L A I R E S r o c r a e e Eruoocyrose Exocyræe

l-,/M,,,r

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(27)

KENNEDY (1986) conplète en donnant la elassification: Zn ) Fer > Cu > Mn > K) t{g } Ce,

Pour la nÊne concentretion nËtallique dans le'nilieu, le Zn

s'accumule pIuE rapidement que d'autres nétaux lourds, tels que le

Cu chez Jt&tiJus piridis (D'SILVA et KUREISHï, l9?8) et le Cu, Ie

Cd ou le Pb chez HeJix espersà Muller (COUGHTEY et I'IARTIN, l9??).

I I , 2 , 3 , V o i e s d ' a h E o n n t i o n ( F i g . 3 )

Les nodèles e*plicatifs des mécanismes d'accumulation et de nÉtabotisation des nËtaux lourds chez les orEanismes aquatiques, envisagent trois protressus indÉpendants pour le trensport trens-uembranairei la diffusion transuembranaire passive, I'endocytose

er le rrensport etrtif (GEoRcE

et PrRrE, 1980 ; srMl(rss er ef,,

1982 ; BoUDOU,

1982 ; LUoI{A,

l9g3).

fL2.3, I, Diffusion trensmenbranaire passive

C'est une diffusion en raiso[ d'un gradient de contrrntration,

dans un chanp élestriqiË'- l*;*Ë;;i il inf luence de le presgion. ce

processus exige un caractère lipophile de l'élÉnent lÉtallique

transportÉ'car les ion.g':TiËi.eànieues à I'état libre sont largenent

tipo-phobes, d'où leur- èntiàÎneuÈnt par un Eolvant ou per un autre

solutÉ sous une forne liée (BOUD0U, 198?),

II,2,3,2. Endocytose (pino- et phâEocytose)

Par rapport au transport transnenbranaire, trette voie est

énergÉtiquement plus éconmique danE le tres des granuleE

insolu-bleE. II diEpense I'organisme d'un gaspillage ÉnergÉtique lors

d'une Éventuelle excrétion.

Chez les poissons, la pinoeytose joue un rôle principal dans

I'absorption des macromoléeules eu niveau du deuxiène segment de

I ' i n t e s t i n ( B o u D o u , 1 9 8 2 ) ,

Chez lftilus edulis, Ies vÉsicules chargées en Zinc

repré-Eentent 20I du volune cellulaire (GEORGE et PIRIE, 19801, Dans Ie

ees des granulee solubleE, cette voie est énergie-dépendante.

(28)

l 5

-fer dans les cellures épittrétiales branohiales, pelpp-labialeE,

intestineles et rénalee (GEORGE et el., 19?6),

Ces deux protressus (diffueion et endocytosel ne peuvent

enpliquer à eutt seuls les forter quentitéE rencontrées, surtout

danE les oFEeneE d'absorption et de stoakage des nÉtau*, tel que

le rein et l'intestin, qui peuvent contenir jusqu'à lg$ug/g de Zn,

soit 30 t du Zn total trontenu dens l'orEanisne deE bivalves

Dê-r i n s .

I I . 2 . 3 . 3 . T r a n s F r t a e t i f

Le trensport actif s'effectue per le myen de trànsporteurg

transuenbranaires de nature protÉique. Ce systène est très

efficace pour les concentrations dissoutes les noins élevées et

pour cæpenser le f lux bidirectionnel per sinple dif fusion

( S I ! - I K I S S F r a J , , I g E z ) ,

Les ligands qui treversent Ia nenbrane plasnique ont une

oinétique de prise qui peut être augrnentée per le potentiel rédox

ou par des Eradients d. pH dans Ia oellule.

Selon WILLIAI,IS (lgSf ) (Fig, gl, les nétau* dans I.envi-ronnenent aquetique pruvent être finÉs par un ligand (L1), La cel-IuIe svnthétise un tigand (Ltt rlui trensponte les ions nétalliques

à trevers la nembrane plasnique. Dans le trytoplasûer uR autrr

Iieand(L3! file les nétau*. Ces deux derniers ligands llz et Lr)

pemettent à la eellule d'aceunuler sélectivement les ions inorga-niques per un processus rÉgulé per Ia synthèse ou la dégradation

de ligands appropriés. Cette succession de ligands augmente Ia

force de fi*ation des nÉtaux lourds par ra cerrure.

Dans le cas du transport du fer, il existe ches les manni-fèresr un transporteur orEanique spécifique: Ia transferrine

dÉfi-vrée par la celluler Et un site rÉcepteur eu niveau nenbranaire,

per où le fer entre dans le cytoplasmer FUis est stockÉ dans les

nolécules de ferritine, Le fer est finé Eous forne d'oryde ferreux

( Fe" l , et libéré dans le trytoplasne c@E oryde ferrique ( Fe+r.1

(s$lKlss er el. , lgg2l .

C'est le aas aussi du transport du Caloiun ches Ies crustacés

(29)

leblEen 2 : nÉ,Deffiition Cn Zitc cbetr leË lhu[Eq[eE.

AnteqF5 Espèoes TisslE Oonæltratims ;!t/lq P8 EFrtA]lIï et ir., l9i0

(Atlattimel ctrsfa{trEulrgrrrti hftie FUe lE0

Il'8rLVA et XIÆEIS{Y,

r97E (Imet tâfrilrs €dtIis Pertie Elte 11 llllfrl et $trEPl{EFtl.

fgET (Catedel ffi,le!ôteEttiFtio Partie FUe r3r-156

rxurA, l96E

(Japoa) ]ûitre Partie rclleEranclies

Hrscle REETE e50 3 S 0 5 0 e 3 0 InELAI{D et lû{I}ïI{l{,

t977 tr.rtitarr'aaIittama Partie rolte Gotrade . gletûeE I Ultt

cigestiræs

Reste I

Eocnilre

I

E ?3

l(Ei!{ElY, 1986

(l{q', Zefail) Frur æDelicalislffi,irts dlljs l|nitre Partie lolle Partie Dolle Partie rclle 7 0 E|l t50 [otiA, t93l

(rtaDo!)

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Partie mtlelhlteel lnalchies HhatonamÉas HEscle

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60 ?0 t35 66 { 0 lt5 scR IIATo et EsitES,

(30)

t 7 -KEA, I9S4 (llauiferes slpenieur"sl Foie Peleéas naË Rein EEtomc Iltestin CæIr Po[rm cenvEar lllscle le6tiÉTle GlardeË sumÉmles Glaules tllæoidielaes Glautes lylptatiqnes Sang E0-te7 135-?50 It5-13ô 7 6 - l l 4 5 5 6 5 5 9 6 t 57- ?1 l t 5 65- 99

rel

7 l l { 5 2 1 Virroti et a f . . 1 9 t 7 (tûEz l'ml

seD[r

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CtEn$r go ng/l0o rl

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tto "

lehleat s : lEleurs .e[ ZilE |hÊ mge!Ë clEz le8 rlrifènes

(31)

Le nombre de collisions entre les mÉtaux et la surface cellu-laire eïterne est un facteur dÉterminant dans le trensport actif et 1'endocytose, Les fortes trontrentrations des espèces métalliques

d a n s l ' e a u f a v o r i s e n t c e t t e c o l l i s i o n , C R I S T e t e J , ( f 9 8 f )

montrent que les uÉtaux dÉplacent les protons en ='adsorbant sur

la paroi cellulaire. Cet Éehange ionique penmet de claEser les

ions suivant leur force d'adsorption per ordre dÉcroissant: Cu" )

S r t * F Z n t t ) M E t t ) N a t ,

I I , 2 . 4 , T o x i e i t é d u Z i n e

Le Zinc tronstitue un oligo-ÉIÉnent prÉsent danE tout orEe-nisme vivant et essentiel pour son fonctionnement métabolique

( T a b l e a u 2 - 3 ) ,

Cependant, Ies quantités excesEives par repport eux besoins biologiques en Zn peuvent exertrer une toxicitÉ qui dÉpend des c o n d i t i o n s p h y s i c o - c h i m i q u e s d u m i l i e u e t d e 1 ' e s t r è e e . C ' e s t e n fait, envers les organismes aquatiques que la toxicité du Zn est Ia plus grande mais généralement cet effet est diffËré I les poi-ssons sounis à une pollution accidentelle en Zn ne meurent que q u e l q u e s j o u r s aprÈs (EREb|OND e t P E R R O D O N , 1 9 ? 9 ) .

I I . 2 , { , I . T o x i c i t É g É n É r a l e

C h e s l e s m o l l u s q u e s , l e s p r e m i e r s e f f e t s d u Z i n c E e m a n i -festent au niveau eomtrontenental. Une eugmentetion de Ia eoncen-tretion du mÈtal dans le milieu entraine une fermeture des valves plus ou moins longue suivant Ia troncentration mÉtallique (DOHERTÏ e t d J , , l 9 B ? ) , C e c i e s t à I a b a s e d ' u n t e s t d e t o x i c i t É d É v e l o p p É c h e z l e s b i v a l v e s , A 5 0 0 p p m d e Z n , i l y e inhibition d e 1 'activité de f ouissement chez ^lfacama àaJ tàica ( ELDON et aJ, , l g g 0 ) ,

L e s f o r t e s t e n e u r s e t l e s e x F o s i t i o n s p r o l o n g é e s eu Zn, e n t r a i n e n t l a m o r t a l i t É d e s o r g a n i s m e s . L e s d i f f é r e n t s t e s t s E u F invertËbrÉs equetiques ont donnË les valeurs de CL50 reportéeg dans Ie tableau {

D a n s I a l i t t É r a t u r e , l e s v a l e u r s d e C L 5 0 p e r m e t t e n t d e c l a s -s e r d ' u n e p e r t L e -s i o n -s r n É t a l l i q u e -s -s u i v a n t l e u r d e g r é d e t o x i c i t É

(32)

t 9

-Altew.s EsDèceE CL 50 Zn

en DDr crtÉ ileE Ételtt tou{sofdlF Ctbroisselt de

toili-AEET.. 19?6 ilunD-tfIolfEt et f,J., l9t6 CAI.,AENESSE eI e J . , l g 7 { D'SILVA et ïunElsflY, l97E lffiilns sp lffiilns dilis tFrælaria ærænaria tHti.ItF W,itElE 9 6 h : 7 , 8 9 6 h : ) 5 . 0 0 , 1 6 6 { 0 h : 2 , 3 1 É f l Z t m l C d l Z [ t l g r s i l z r l t { i } p b C [ ] Z !

HATI.IIS, lgEl Ërre ËnDe

cDIarflifltiJrs æridr'ablis fessasûtr rar-faritaær fassasËea gj-fe5 4 j : > 1 , 8 t l j : ) 0 , 8 4 j : r 3 , S 3 1 j : ) 0 , 5 C a l P D l C t l Z n NEEEIB FI e J . . l 9 t 6 Ptysa-gæiaalEastâEDqte) 3 0 j9 6 h 1 , 2 70 , 7 7 1 C T l N i l Z t

lilltr

er er.,

ltrDùiDcrtt 9 6 h : l 8 , l t 6 h : l 9 , t l l g r 0 c r A t r c t l h P D l l f i > l h l F HtflEgr et

f f . , l e t $ lrntda f,fnr(cflrtaoÉ ileÉ-rrflr)

3 0 j : 0 , 0 s 0 l l C r l Z r

lablEaE a : Valeur= de CL S0 ttl Zilc ctez le6 inve!"tÉDÉs e|JletiqlEÉ d.et[ ûolEe o[rlrlle. ( b = h : r r c É e t j = j o u s l

(33)

rt, d'autre part, les orEenismes selon leur degré de sensibilitÉ, Le tableau ll trermet de faire les observations suivantes :

*

*

-Vis-à-vis du Zinc, Ies bivalves du Eenre tiytitus ont

une sensibititÉ internÉdiaire entre celle des

gasté-ropodes tronme Physa gyrina et celle des crustacés du

Eenre Asel,l,us, Parni les exempleE donnés, Ies

Daphnies sont les plus sensibles au Zn.

Par rapport auil autres nÉtaux lourds, le Zn e un

degrÉ de toxicité moyen vis-à-vis des mollusques,

toxicité qui reste toujours infÉrieure à eelle du Cu

du Pb et du Cd (TIATLINË, l98l).

L'effet des uétaux lourds dépend aussi de l'âge des

indi-vidus, C'eEt pendant les stades enbryonnaires et larvaires que les

mollusques sont les pluE sensibles (CALàBRESE et e!,, fg?ll

II. 2 ,tr,2. Toxicité nÉtabolique

Au niveau nÉtabolieuEr le Zine réduit I'activitÉ de

filtra-tion ches de nmbreux bivalves. Chez les noules, ABEL (f9?6)

montre que la contrentration gui réduit de noitiÉ le teuï de fil-tration (eRF50!, est de 1,6 ppn pour Ie Zn, alors que elle est de 0,I5 pFrn pour Ie Cu, Chez d'autres bivalves plus sensibles, cette

constente etteint à peine I ppn (IIATLII{G, 1981) .

Chez llreissena wl.ymorpha, le Zn provoque une augnentetion de consoroetion d'o*yEène. Par trontre it n'a aucun effet sur

l'acti-vitÉ de filtration nÊue pour une e*position de quatre senaines à

Zppn de Zn dans le nilieu (MOUÀEAD, 1986; PIHÀN er eJ., 1988)

Chez llacgp,a àaJ tàica le Zn provoque des a1térations et des

troupures au niveau des siphons (EtD0lf et aJ,, 19801, Far trontre âu

niveau respiratoire, BR0ûtlf et eJ. (f9?21 ont mntré gu'il nodifie

très peu Ie taur de consrâtion d'oxygène.

Cheg l4rtilus edujis une dininution du teutr de oroissanee

obtenue à pertir de l0 ppb de Zn, pcut etteindre 50f de réduotion

(34)

2 1

-Cct effet Eê traduit aussi per une réduation de l.aotivitÉ de

la glande bvssale i un taux de 1,8 pr de Zn rÉduit de noitiÉ la

production deE filanents du byssus ches la uoule (ABET., 19?61.

Un effet analoEue du Zn et du Pb sur Ia croissance est

obse-rvé chez le gastÉropode i Arien ater (1lARICgl.lEZ et aJ, , 19g6 ) .

D'autreE eff,ets secondaires du Zn peuvent Être observés, tel

que la nodification de la sensibilitÉ des orEanisues aquatiques à

d'autres stress e[ternes. Une prée*position ou une accunulation

prÉalable du Zn pen IFtiJus eduJis dininue la rÉsistanee de celle ci à une augnentetion de tenpérature du nilieu anbiant (eoffiER et

â 1 , , l 9 B 2 l ,

chez l'anphipode dennarus pul,ex, une prée*position de r{

jours à 0'01 ppu de Zn, augrmente sa résistance à une intoxication

par le Cd (HOWELL, lgBE).

II.2..|1.3, loxieité cellulaire et mÉcanisues d ' a c t i o n

L'Étude de la toxicité eu niveau oellulaire pemet

d,entre-voir le node d'action du Zn et de eonnaitre les nécanismes mis en j e u .

Chez les protozoairesr Eln e pu tronstater eue I ppn de Zn e un

effet Etimuleteur sur la nitrification, alors que l0 ppn ont un

effet contraire (BRB,lOlfD et pERRODOlf , l9?g),

Chez l'Euglène, un excès ou un dÉficit de Zn inhibe toute

activitÉ photosynthétique, respiratoire et de croissance (DE

F I L L I P I S e r e l . , t 9 8 r ; V Ï U A Z A L , 1 9 9 6 , .

Ches Chl,orell,a pyreneidosa, la CLE|left est de 13 ppn

(BRÀIIIIERS, 1982).

Chez les nollusques, au niveau cellulaire la réponse eun

contaminetions per le 2n varie suivant les espèces et le type de eellule eonsidÉrÉ, Les éIÉnents figurés du senE sont spÉcialenent

étudiÉs, Une erposition de 4rassostrea ujrgjnjca à I ou E ppm de

Zn, n'entraÎne pes la destruetion des hÉnocytes et 1eur habilité

DhassEvtaire reste intaote (cHEl{G et suLLrvÀll, rggll,

ehes les anoebocytes, cellules ultra-spéoialisées dans Ia

fixation des uÉtaux lourds, les teneurs en Zn peuvent atteindre

(35)

Cependant chez l$tiJus edulis, le Zn peut aEir eu niveau

lyso=mial, ce qui peut expliquer la diuinution de Ia résistance

de cette espèce à d'eutres stress environnenenteuil (COTTER et et,,

r g g 2 ) .

Àu niveau de la lignée Eerminale, le Zn inhibe le

déve-loppenent des ovocytes chez lûttilus eduJis et provoque de

nm-breuses lÉsions des ganètes. Àu niveau gerninal, Ie 2n Eontre une

toxicitÉ plus atrtrrue que le Cd (HÏINT et llLER, 19821.

Ches les bivalves en gÉnéral, le Zn n'aEit ni sur l'activitÉ

ciliaire, ni sur les enzynrs respiratoires. Il senble done que la

toxicité du Zn au niveau respiratoirer Dâssr per son action

inhi-bitrice des prosegsus énergétiques plutôt que per les

interféren-ces evec les systànes respiratoireE (ABEL, 19?6).

Une étude de cytotoxicitÉ ja vitro des nÉtaux sur la lignée

fibroblastique caudale des poissons montre que 0,I9 et 016ll nl{ de

Zn rÉduisent de 50T Ia firatlon du rouge neutre par les cellules

BF-z et RTG-Z respectivement, Ce test e pernis de classer les

mÉ-teur lourds par ordre décroissant de eytotoxicité : Si_ > Hg > ed )

Z n ) C u > C o > l f i

Des étudeE de I'activité des ME", Ce", Ne'*, K' et

Na'-lfHll'-ÀTPase de microsomes branchiaux de la truite arc-en-ciel uontrent

euEr c'est sur la l{a'NH,{"ATPaser euE Ie Zn senble avoir le plus

d'effet, La ME" et Ia Ca"-ATPase sont les moins inhibées par des

troncentrations senblables en zn (ltÀTsotl et àJ. , l98l ) ,

Au niveau molÉeulaire, les nÉtaux lourds peuvent agir en

per-turbant Ia distribution unifor:ne des eharges éIectroniques II de

I'acide benzoique : Eystètre ermàtique représentant un grand

groupe de ligands aromêtiques dans les enEynes (LElilAtfD0WSKI,

l g g g ) .

ITI. HEgilIISI{ES DE DEFEf,SE EEEZ LES BIVALT/ES

Face aur aEressions externes, leg orEanismes vivants

mani-festent une rÉaction de dÉfense, En ces de contanination per les

ÈIénents nÉtalliques, les bivelves détectent rapidement Ia

prÉsen-ce de torique dans leur nilieu et rÉaEissent en prenant des

(36)

2 3

-ÉlllrlË ryelt fts tffiilsE

elÆ lr riliil :rtÉnieu- Etllrlo8 lyrtt &E SâlcesrtËc le rilia irtÉnieæ-iletrË ût l'rEûlrtir r tiowlletio

' l

]{rtucllE I lilriÈ Eiormnfatio

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llrtrrElle I l!fiiË SitEE ællrtrires Ë o = iltre-ællnlairc

snuÉnomistaur.@

la*s DeseleE t sphâmiÊte$r iltra-ællilaire sDùfrmistallt vec{olea rtigeetirr€E @_ spùtlruæistaln Étalrsttio- .- ÉÈâttottio. rÉiles -ffîl uliæs ertra-æUrlsiIl fmres il!!Élides) AgtoÉets (vertÉDÉ5) iltra-ellllaiË sDùÉruisteltr (foErriE) v- rof,o-leg iligestirrEg (eraE[lroEEl

?iffi,) ]f

pimts litE€sEs)

lebleaE s : prircipau gilEr Et fd*s rle bioaccnrnlatiu û zirc (d'erès HAnmrA et HABïltA. l9e4l.

(37)

Ces réactions ee traduisent souvent soit par une dininution

des échanges evetr Ie nilieu extÉrieur, soit per fornation de

tron-crétions ninérales ou synthèse de nÉtalloprotéines (Tableau 5)

dans des orEenes cibleE ou en fin, tout sinplement, per e*crÉtion

de 1'excÉdent nétallique dans le nitieu e[tÉrieur,

IfI.l. RÉactions conportenentales

Chez les bivalves nis en prÉsence d'ions mÉtatliques, Ia

réa-ction de CÉfense imédiate est la fermeture des valves qui leur

Fernet de s'isoler de leur environnenent (DAVEIfPORT, L977 i

D O H E R Î T e r e l . , 1 9 8 ? ) .

Ches lûrtil,us adujis, une variation continue ou disaontinue de

la salinité ou du taux, de Cuivre dans te nilieu entraine Ia

ferne-ture des valves et une'lË'tiâciion'-des bords du nânteeu (DAttEltP0RT

et MAtfLEy 1978, IMIË30!{, I9B3},

Ce Eenre de réaetion entraî,ne une dininution du teuil de

respiration et de filtration , jusqu'à en provoquer f inhibition

totale (AEEt, 19?6 I et MAlftEy, lgg3l.

Chez la Dreissèner uDB erposition eu Zinc se rÉpercute sur Ie

node de filtratior par un changenent net du rythue d'Émission des

trourents exhalants. De pIuE, 1'ouverture des valves est inconplète

(l{ouAEÀD, 1986),

Un dernier moyen de lutte contre les intoxications par les

ions métaltiques' avent leur pénÉtration dans 1'organisme des

nol-lusques serait la sÉerétion de mucus au niveau des branchies et de

I ' i n t e s t i n ( B R Y A l f , l 9 7 I ) ,

ches l{ytilus, le mucus pernrt de f ixer res fornes

pertiaulaires, nais aussi les fornes dissoutes parfois

préfÉren-tiellenrnt (GIEORCE, 1980); De ae fait, il Joue un rôle

euto-Épurateur en favorlsant la fl.xetion et l'Élinination d'une partie

des redionuelÉides evetr les pseudofécès (FRArzrER, lg?5). III. 2. RÉactions rÉteboliquee

0uand les mllugques et en perticulier les bivalves finés ne

peuvent pas 5e soustraire du trontect direct ou indirect evec les

(38)

ectru 2 5 ectru

-Dulent à des niveaux variables en fonetion du temps et des ions disponibles (LOBEL, 198?) .

L'organisne dÉveloppe un nÉaanisne de défensb Eer iuobi

-lisation des lÉtâutt. cette iuobilisation peut sc faire en fixant

ces uÉtaur dans des eonerétions ninÉrales intra ou

extra-cel-lulaires (BR0tfll' 1982), ou dans des structuDes organiques

protéi-ques possédant des sites dont l'affinitÉ est plus ou noins forte

suivant les ions nétalliques et le type de protéines nis en jeu

(VIAREI|GO er aJ. , 19gl-t987l ,

I I I . 2 . l . C o n c n Ë t i o n s n i n É n a l e s

Il S'agit de concrétions synthÉtisÉes par de nonbreux

orga-nisnes intoxiquÉs par les nÉtau* lourds et dont la natuDe chinique est veriable.

Les études analytiques et histologiques ont identifiÉ ches

les nollusgues des dépôts nÉtalliqueE sous plusieurs fornes :

*- Forne cristallographique ayent une fonae .cristallisée

bien aéfinie. fI s'agit d'une vraie biminéralisation

en sphérocristau* (WAIKER er eJ,, lg?E).

*- De sranules amprphes (DOYLE er ELÀHE, Ib??),

r- De vésicules tinitées per des nenbranes. rt E,aEit

d'une cmpartimentation qui isole ces ions

nÉtal-liques du reste de l'espaee cerlulaire ou tissulaire

(GEORCE et PIRIE, I9BO}.

Chez les bivalves, des eoncrÉtions à contenu nÉtallique ont

été signalÉes chez tfercenaria rnercenaria (HEFF , Lglll , ches

l{yti-lus edulis (GEORÊE et el., 19?6), et chez Ostrea edujjs (CO0I{BS ,

t 9 ? 2 l ,

Les orEenes à fonction digestive, de stockage, d.e*crÉtion et

ceur en contect direct avec le nilieu externe (branchies et

men-teàu) sont les sites les plus riches en concrétions nétalliques

(GEORGE et PIRIE, 19OO ; ZATTA, I98E}.

Les nÉphrolithes sont le sièEe d'une forte aocuuulation de zn, Fe, !19' Mn, Ar, co, Ba, et de si (srMKrss, lg?gl. rls sont de bons indicateurs de certaines pollutions nÉtatliqurs.

(39)

Chez les nollugques, ces deun sortes de piÉgeage des nÉtau*

lourds paF biminéralisation et per cmpartiæntetion expliquent

en partie Ia signification de l'accumulation et coùtribuent à Ia

cmpréhension des nÉcanismes de dÉtor:ifitration intracellulaire des

uÉtaux lourds accumulÉs (SIIIKISS, 19?6-19??) .

Le devenir de ces conerÉtions est fiÉ à la capacitÉ de

I'orEanisne de les erccréter vers la luuière des organes excrÉteurs

ou vers I'espace inter-cellulaire où elles peuvent jouer un rôte

important trme réserve ninérale (SILlÆH[,lAlf et eJ ., 1986],

D'autre pert, iI peut y avoir iuobilisetion du nÉtal pâr

précipitation souË forue de dépôts fortenent insolubles. Selon

SII,IKISS (19??), cette delniére voie représente une éconmie d'É-nergie par ràpport au pessege dans les cellules.

RÉceulent l,tARl0JÀ (f988) a nontrÉ t'iuportance des précipitÉs

d'argent souE forme de sulfates chez les polychètes et les nollus-ques,

I f I . 2 . 2 . L e s m É t a l l o n r o t É i n e s ( M P l

0n distingue deux cetÉgories de nÉtalloprotèines qui

diffÈrent tant per leurs propriètÉs physico-chiuiques et

bio-chimiqueE que per leurs fonction= nétaboliques dans I'orEanisue :

Les nÉtallothionÉrines et les nÉtatloprotèines non

nÉtallothio-n è i nÉtallothio-n e s ,

I f I , 2 , 2 , L M É t a l l o t h i o n É i n e s ( l , l T ) III.e.2.l.1. IlÊfidtion

Ce Eont des protÉines à forte affinité vis-à-viE des nétaux

lourds, d'où leur forte teneur en cd et en Zn , Mais les trois propriÉtés fondanentales gui les caractÉrisent des autres

nÉtal-toprotÉines Eont (I,IARGOSHES et VALtEE, 195?):

*- Le faible poids noléculaire : environ I0 000

*- La conposition en acides auinés riches en trystéine

(de I'ordre de 30 f des rÉsidus acides aninÉs), et dÉpourvue d'acides armatiques et d'histidine,

(40)

2 7

-I -I -I . a .Z . t . Z . R É p a F t i t i o n

Les MT sont Iargement rËparties dans Ie règne animal et végÉ-t a l , A c t u e l l e m e n t d e nonbreux traveuï E,y intÉresEent dans l,ob-jectif de dÉterniner leur fonction "normale" et leur nÉtabolisrue ( 0 N o s  l ( À e r Ë 1 , , t g g { ; E I { G E L , lg g ? ) ,

Des protéines, dont les propriÉtÉs biochiniques les rep-prochent beaueoup deE !ff, ont étÉ isolées de l,honogÉnat de foie, de reins et de uugueuse intestinale des nannifères (CASTERTINE et à r , , 1 9 7 5 ; o N o S A K À e t e J , , r g g g ) , d e s p o i s s o n s ( B R o t f i l , L g 7 7 ; B R À D L E Y e r â J , , r g g 5 ; O L s s O N e t H A U X , t g g S ! e t d e s c r u s t a c é s

( E l l Ë E L , 1 9 8 ? ) ,

C O S S O N e t e J . , ( 1 9 8 6 ) ont mis en évidence des prorÉines de type Dfr chez deux invertébrÉs des sources hydrothermares i re po-gonophore Fjftja pachyptjJa, et l'annélide polychète Àl.vinelJa pmpejana, avetr unF forte tronoentration dans les tissus riches en b a c t É r i e s ,

Plusieurs euteurs nontrent la présence dans les tissus de bi-valves exposÉs eux mÉtaux lourds : Cu, Cd, Hg, Mg et probablement I e Z n , d ' u n e p r o t É i n e soluble à faibte poids uolÉculaire, c a p a b l e de complexer ces cationE nÉtalliques (NOEL-LÀI'{EOT et eJ,, lg?B l V I A R E N C O E I F , f , , , I g g O - I 9 g I ; R O E S I J À D I , I 9 B O ; LOEEL Et PÀYNE,

1984) . Mais chez itfytiJus edul,is, Ie suivi du nÉtabolisme du Zn, eFrès contaminetionr nt trontre pâs de Zn-nétallothipnÉines, ri dans les voies de fixation, de trensport ou de stockaEe, Ri dans l e s t i s s u s d ' e x e r é t i o n ( G E O R G E e t P I R I E . , l g g 0 l ,

III.e.e.t.3. Iufitrtion et rËtaDotisre des HT

Les donnÉes disponibleE à prÉsent sur les bivalves

crosmo-polites indiquent qu'une erposition principalement eu ed, nétal

xénobiotique toxique et au Cu, nétal hormétique, dÉclenche l,in-duetion de nÉosynthèse des thionÉines cepables de eomplexer ces

nétaur sous une forme non cytotoxique (TÀLBOT et l.lAGEE, l9?g),

Cheg dardjun sp,, COSSON (t98?l a observË que Ia teneur en

Figure

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Références

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