Ce mémoire présente les résultats d'une étude portant sur les effets sanitaires du mercure (Hg) et de son principal dérivé organique, le méthylmercure (MeHg), chez le doré jaune (Sander vitreus) et la perchaude (Perca flavescens) capturés dans quatre lacs de la région de l'Abitibi-Témiscamingue (Québec, Canada). Effectué en août 2005, ce projet s'insère dans le cadre des travaux du Réseau collaboratif de recherche sur le mercure (COMERN) subventionné par le CRSNG. Les principaux objectifs de l'étude consistaient à : i) examiner la toxicocinétique du Hg total/MeHg dans les tissus musculaire et hépatique du doré jaune, ainsi qu'à : ii) évaluer les effets physiologiques et biochimiques de l'accumulation du Hg total/MeHg chez le doré jaune et la perchaude à l'aide d'une série de bioindicateurs. Il s'agissait plus spécifiquement de déterminer l'impact du Hg total/MeHg sur la condition générale et le système de détoxification du glutathion (GSH) de spécimens collectés à partir de sites peu impactés par ces xénobiotiques (0,3-0,79 ppm Hg total dans la chair). À la lumière des analyses de Hg total/MeHg dans les muscles et les foies de dorés jaunes, le volet toxicocinétique révèle des différences significatives dans le taux d'accumulation du Hg total/MeHg entre les spécimens des différents lacs échantillonnés. Des différences ont également été observées au niveau de la cinétique du Hg total/MeHg entre les tissus musculaire et hépatique. Nos résultats suggèrent en outre la présence d'un lent processus de déméthylation hépatique chez les spécimens des trois lacs où les teneurs en Hg total dans les chairs étaient les plus faibles. Le volet physiologique et biochimique indique que les dorés du lac Malartic, soit les poissons de notre échantillonnage avec les teneurs en MeHg dans les foies les plus élevées possèdent un indice hépatosomatique (HSI) et une activité enzymatique de la glutathion S-tranférase (GST) significativement plus faibles. Le HSI est négativement corrélé à la concentration hépatique en Hg total. L'activité des enzymes GST et de la glutathion réductase (GR) est reliée au HSI. Dans le lac Desjardins-Est, les perchaudes présentent les plus fortes concentrations hépatiques de MeHg. Chez ces spécimens, l'activité des enzymes GST et de la glutathion peroxydase dépendant du sélénium (GSH-Px SD) est négativement corrélée à la concentration hépatique de MeHg. Cette étude démontre que le Hg et le MeHg peuvent induire des effets physiologiques et cellulaires adverses chez le doré jaune et la perchaude et ce, à des concentrations environnementales significatives, mais faibles. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : toxicocinétique, mercure/méthylmercure, poissons, glutathion, lacs

Les Atikamekw sont un peuple autochtone du Québec réparti dans les communautés de Manawan, Wemotaci et Opitciwan. Ils consomment de la nourriture traditionnelle (gibier, poisson et sauvagine) qui contient potentiellement des contaminants environnementaux, dont des métaux lourds et des polluants organiques persistants. Or, la consommation de nourriture traditionnelle comporte maints avantages nutritionnels, socio-culturels, spirituels et économiques. Des inquiétudes ont été soulevées par les Atikamekw quant à la présence de contaminants dans leur nourriture et leur organisme. Une étude épidémiologique transversale participative a été menée auprès de 189 Atikamekw, dont 63 enfants. Les objectifs principaux sont de dresser le profil d'exposition aux contaminants et lorsque les expositions sont confirmées, de trouver des pistes de solutions visant la conciliation des bénéfices et des risques de la consommation de nourriture traditionnelle. Concrètement, cette étude vise à valider l'utilisation des questionnaires de fréquences alimentaires et 24h-rappel dans le but de dégager un profil d'exposition au méthylmercure (MeHg) selon la fréquence de consommation de nourriture traditionnelle. Pour ce faire, des questionnaires de fréquences alimentaires, 24h-rappel et socio-démographiques ont été administrés et les niveaux de MeHg ont été déterminés par des analyses sanguines et capillaires, par spectrométrie d'absorption atomique à vapeur froide. Les grands consommateurs de nourriture traditionnelle avaient des apports supérieurs en protéines, fer, zinc, cuivre, niacine et vitamine B12 et moindres en lipides, sucres totaux, acides gras monoinsaturés et saturés que les petits consommateurs de nourriture traditionnelle, mais avaient des niveaux de MeHg plus élevés (p<0,05). L'utilisation des questionnaires alimentaires permet de dégager d'une part le profil nutritionnel et d'autre part l'exposition au mercure, ce qui permet à la nutritionniste de transmettre l'information nutritionnelle adaptée aux différents groupes de consommateurs de nourriture traditionnelle tout en évitant la surexposition au mercure. Selon le profil de ces grands consommateurs (âge et genre), des interventions pourront être effectuées par exemple autour de la diversification des espèces et de la grosseur des poissons consommés et des lieux de pêche, ou tout autre mesure jugées pertinentes par la communauté. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Atikamekw, Bénéfices, Risques, Nourriture traditionnelle, 24h-rappel, FFQ, Méthylmercure, Profil d'exposition.

L’exposition à un mélange de contaminants durant la grossesse et la période post-partum contribue à des problèmes de santé neurologiques chez les nouveau-nés. Que ce soit les biphényles polychlorés, le méthylmercure ou les composées organochlorées, ils ont tous des effets néfastes lors d’une exposition individuelle. Notre étude s’intéresse à un mélange qui correspond aux concentrations de quelques contaminants présents dans le sang maternel des populations nordiques. Dans les études concernant ce mélange de contaminant, les auteurs ont démontré des altérations au niveau de la croissance ainsi qu’un changement du poids des organes chez les nourrissons. Par contre, les effets de l’exposition à un tel mélange lors de la période périnatale sur la structure cérébrale des mères post-partum ne sont pas connus. L'objectif de ce travail est donc d’évaluer les changements morphologiques associés à la grossesse, suite à l’exposition chronique à un mélange de contaminants environnementaux lors de la grossesse dans un modèle animal et d’explorer les effets de ceux-ci sur la plasticité du cerveau post-partum. Les rats femelles de souche Sprague–Dawley ont été accouplés avec un mâle pour obtenir au moins 10 portées par traitement. Dès la détection de grossesse, ces rats ont été assignés aléatoirement à un groupe de traitement : Dose élevée ou basse du mélange, dose élevée ou basse du méthylmercure ou le groupe témoin L’administration de la dose des contaminants des femelles s’est fait avec un biscuit Teddy Graham. Celui-ci a commencé la première journée de gestation jusqu’à la journée 21 postnatale. Au 21 ième jour, les mères ont été sacrifiées et leurs cerveaux fixés et coupés pour ensuite subir soit une coloration NISSL ou immunohistochimie pour lemarqueur de protéine acide fibrillaire gliale (GFAP). Ceci nous a permis d’étudier le nombre de neurones et de cellules gliales dans les régions du cerveau important au comportement maternel. Une augmentation significative du nombre de cellules gliales a été observée au niveau de CA3 avec l’exposition aux doses élevées du méthylmercure, et les deux doses du mélange ainsi qu’au niveau de l’aire préoptique médiane (MPOA) uniquement avec la dose élevée du mélange de contaminants. Quant aux neurones, une augmentation a uniquement été observée au CA3 avec la dose élevée du méthylmercure, et les deux doses du mélange. Malgré que plus de recherches soient nécessaires pour mieux comprendre les effets d’une telle exposition sur le comportement maternel, ces découvertes suggèrent que le mélange de contaminant est capable d’affecter le cerveau maternel.

Les buttes cryogènes, formées dans les tourbières par l'aggradation de la glace de ségrégation, ont une couche supérieure riche en matière organique associée à des dépôts de mercure inorganique (IHg) provenant de sources naturelles et anthropiques. La dégradation du pergélisol peut modifier les conditions environnementales qui contrôlent la méthylation du IHg, un processus microbien qui convertit le IHg en sa forme organique et toxique, le méthylmercure (MeHg). Or, la variation de la concentration de MeHg au cours de l'évolution géomorphologique et écologique liée au dégel du pergélisol reste peu explorée. À Kangiqsualujjuaq, Nunavik, des champs de palses et lithalses se dégradent rapidement et créent des mosaïques évolutives de conditions environnementales grâce à l'affaissement progressif des buttes cryogènes, aux formations thermokarstiques et à la revégétalisation. Cette étude vise à déterminer si l'évolution géomorphologique et écologique d'un tel champ de buttes de pergélisol en dégradation crée des conditions environnementales propices à la méthylation du IHg. Les conditions hydrologiques et écologiques ont été évaluées selon les toposéquences de dégradation et de revégétalisation (n=90). Cent-cinquante échantillons de sol ont été prélevés afin de mesurer les concentrations de mercure total (THg), de MeHg et des paramètres chimiques du carbone, azote et soufre total (C, N, S). La fraction méthylée du THg (% MeHg) était plus élevée dans les mares thermokarstiques (4.8 %) que dans les buttes cryogènes (0.57 %). La production nette de MeHg la plus importante était associée à une phase temporaire, qui était la première phase évolutive des mares thermokarstiques à eau libre (6.7 %), puis diminuait avec la terrestrialisation (2.6 %). L'analyse des photographies aériennes indiquait une évolution rapide du paysage, soulignant la prédominance actuelle de la terrestrialisation sur la création de nouvelles mares thermokarstiques. Cette étude interdisciplinaire combine la géomorphologie du pergélisol et la biogéochimie du Hg pour mieux relier l'évolution des paysages pergélisolés aux impacts du réchauffement climatique sur le cycle du Hg. / Frost mounds, formed in peatlands by the aggradation of segregated ice, are widespread in the discontinuous permafrost zone, and their organic, carbon-rich upper layer is associated with inorganic mercury (IHg) deposited from natural and anthropogenic sources. Permafrost degradation may change the environmental conditions that control IHg methylation, an anaerobic microbial process that converts IHg to its toxic organic form, methylmercury (MeHg). However, the variation in MeHg concentrations during the geomorphic and ecological evolution associated with progressive permafrost thaw and stabilization remains poorly understood. In Kangiqsualujjuaq, Nunavik, palsa and lithalsa fields are rapidly degrading, creating an evolving mosaic of environmental conditions through progressive subsidence of frost mounds, thermokarst evolution, and revegetation. This study aims to determine whether the geomorphic and ecological evolution of such a degrading permafrost mound field creates environmental conditions conducive to IHg methylation. Hydrological and ecological conditions were assessed using the toposequence of degradation and revegetation (n=90). A total of 150 soil samples were collected to measure total mercury (THg), MeHg and chemical parameters of carbon, nitrogen and sulfur (C, N, S). The methylated fraction of THg (% MeHg) was higher with permafrost mound degradation, where thermokarst ponds are more conducive to methylation (4.8%), than with intact frost mounds (0.57%). Specifically, the highest net MeHg production is associated with a temporary phase which is the first stage of thermokarst succession, with open water and submerged dead Betula glandulosa (6.7%). This production decreased with the colonization of the ponds by Cyperaceae (4.8%), and further with terrestrialization by Sphagnum spp. (2.9%). Analysis of aerial photographs showed a rapid evolution of the landscape, underlining the current dominance of terrestrialization over the creation of new thermokarst ponds. This interdisciplinary study combines permafrost geomorphology and Hg biogeochemistry to better link permafrost landscape evolution to the impacts of warming on Hg cycling.

La couverture pédologique de Guyane Française est un compartiment majeur de stockage et de transformation du mercure (Hg) naturel et anthropique. Le fonds géochimique en Hg des sols guyanais est naturellement élevé (0.11-0.50 µg g-1). Dans les sols hydromorphes du bas fond de la crique Combat, les concentrations très élevées en Hg (0.82 ± 0.35 µg g-1) sont héritées de l'orpaillage ancien. L'étude des flux de mercure dans le bassin versant de la crique Combat a montré que les sols jouent un rôle de « puits » pour le Hg inorganique et de source de mono-méthylmercure (MMHg). Nos résultats démontrent que l'orpaillage est à l'origine des conditions géochimiques qui favorisent la méthylation du Hg. Seules la modification des pratiques minières et la réhabilitation des sites après exploitation peuvent limiter la bioaccumulation du MMHg le long des chaînes alimentaires.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les effets de la contamination au méthylmercure chez le poisson zèbre Danio rerio ont été interrogés au sein de deux tissus, le muscle squelettique et le système nerveux central, dont le choix fut motivé par leur fort potentiel bioaccumulateur de cet organométallique. Après contamination par voie trophique, à un niveau d’exposition représentatif de ce qui peut advenir dans certains écosystèmes aquatiques, nos observations expérimentales indiquent que ce métal perturbe fortement le métabolisme mitochondrial dans les muscles, mais épargne celui du cerveau ; en outre, l’analyse de l’expression génique suggère une perturbation de l’homéostasie du calcium dans ces deux tissus. Dans le système nerveux central, parmi les synapses glutamatergique et GABAnergique, seule la voie métabolique du GABA semble montrer une adaptation face au MeHg. Concernant le muscle squelettique, l’analyse SAGE a permis d’appréhender les impacts du MeHg à l’échelle cellulaire, révélant également une perturbation de la synthèse protéique, l’induction d’un stress au niveau du reticulum endoplasmique ainsi que l’induction de plusieurs gènes impliqués dans les processus de détoxication et les voies de réponse générale au stress. Notre étude a également mis en évidence la surexpression du gène de la vitellogénine dans le muscle chez des poissons mâles désignant ainsi ce métal comme un perturbateur endocrinien. Enfin, nous avons également révélé une perturbation importante de l’éclosion des œufs associée à un transfert maternel de ce toxique. / The effects of methylmercury contamination on the zebrafish, Danio rerio, were assessed in two tissues, the skeletal muscle and the central nervous system, whose choice was motivated by their high potential to bioaccumulate this organometallic. After contamination by dietary, at a representative exposure level of which may arise in some aquatic ecosystems, our experimental observations indicate that metal strongly disrupts the mitochondrial metabolism in the muscles, but savings that the brain; in addition, the gene expression analysis suggests a disruption of the calcium homeostasis in these two tissues. In the central nervous system among glutamatergique and GABAnergique synapses, only the metabolic pathway of the GABA seems to show an adaptation to the MeHg. Concerning the skeletal muscle scanning SAGE analysis helped to understand the impacts of the MeHg at the cellular scale. It is also revealing a disruption of the protein synthesis, the induction of a stress at the endoplasmic reticulum level as well as the induction of several genes involved in detoxification process and general stress response. Our study has also highlighted the induction of the vitellogenin gene in the muscle of male fish designating this metal as an endocrine disruptor. Finally, we have also revealed a significant disruption of hatching eggs associated with maternal transfer of this toxic.

Européenne, (Anguilla anguilla) a conduit à une diminution du nombre d’anguille jaune dans les bassins versants. En 2007, le règlement (CE) instaure que 60% des civelles pêchées (<12 cm de long) doivent être dédiés à des opérations de repeuplement. Cependant, pour migrer et coloniser un nouvel environnement, les civelles doivent avoir une bonne condition énergétique. Or, les civelles ne s’alimentent pas ou peu durant leur migration estuarienne et la vitesse d’utilisation de leurs réserves dépend de divers facteurs (température, contaminants etc.). Dans l’estuaire de l’Adour, différents travaux ont mis en évidence de fortes concentrations en methylmercure (MeHg) dans les sédiments et une bioaccumulation de ce composé chez l’anguille jaune. L’exposition au MeHg entraîne la mise en place de processus de détoxication qui pourraient être couteux en énergie ce qui, chez des organismes jeûnant comme les civelles, conduirait à une perte de poids pouvant affecter leurs capacités de migration. Pour étudier l’impact du méthylmercure sur le potentiel de migration des civelles, nous avons tout d’abord (1) effectuer un état des lieux des concentrations en MeHg des civelles de l’estuaire de l’Adour, (2) évaluer l’effet du MeHg sur deux synchroniseurs de la migration estuarienne: le signal crépusculaire et l’alternance des marées chez les civelles grâce à l’utilisation de traceurs isotopiques et (3) étudier dans le milieu naturel (Adour) le comportement de migration, les taux de contamination au mercure et les mécanismes de détoxication des civelles. Nos résultats montrent des fluctuations temporelles et saisonnières de la concentration en MeHg des civelles prélevées en entrée et en milieu de l’estuaire. Par ailleurs, l’exposition au MeHg, en milieu contrôlé, a augmenté l'activité des civelles mais pas leur comportement de migration. Cependant, suite à la contamination, la structure mitochondriale et le métabolisme ont été modifiés suggérant un plus fort stress oxydant et une activation des défenses antioxydantes notamment des civelles ayant un faible potentiel de migration (non migrantes).En complément, l’étude en milieu naturel a mis en évidence une plus forte demande énergétique pour les civelles non migrantes entrainant une augmentation du fonctionnement des mitochondries et pouvant conduire à un plus fort stress oxydant. / Over the last three decades, the arrival of Anguilla anguilla glass eels has markedly declined which has lead to a decrease in the number of yellow eels in the watersheds. In 2007, the Regulation (EC) indicated that 60% of glass eels (<12cm long) caught by fisheries should be used for restocking. To migrate and colonize a new environment, glass eels must have a good energetic condition. However, during their estuarine migration, glass eels either feed very little or more likely not at all. The speed at which they expend their energy stores depends on various factors (temperature, contaminants etc.). In the Adour estuary, many studies have reported relatively high methylmercury (MeHg) concentrations in the sediments, and bioaccumulation in yellow eels. Exposure to MeHg requires energy for detoxification which, in starving organisms such as glass eels, might lead to weight loss, decreasing their ability to migrate up the estuary. To study the impact of MeHg on migratory behaviour in glass eels, we first conducted an inventory of MeHg concentrations of glass eels in the estuary of the Adour, (2) evaluate the effect of MeHg on two synchronizers of estuarine migration: dusk and tide on glass eels through the use of isotopic tracers and (3) to study the natural environment (Adour) migratory behavior, mercury contamination levels and detoxification mechanisms of glass eels. Our results show temporal and seasonal fluctuations in the concentration of MeHg glass eels collected input and middle of the estuary. Moreover, MeHg exposure, in a controlled environment, increased the activity of glass eels but not in response to migratory behavior. However, due to contamination, mitochondrial structure and metabolism have been modified suggesting a stronger oxidative stress and activation of antioxidant defences of glass eels, particularly those with low migration potential (non-migrant). In addition, the wild study showed a higher energy demand for non-migrating glass eels causing an increase in mitochondrial function which may lead to higher oxidative stress.

Les profils verticaux des concentrations, les sources et la mobilité de Pb, Cd et Hg ont été étudiés dans des carottes sédimentaires prélevées en trois sites typiques de la côte libanaise (Akkar, Dora et Selaata). Akkar est un site éloigné de toute influence directe de contamination chimique, Dora est soumis à l

Le méthylmercure (MeHg) est connu pour être neurotoxique pour l'humain. La voie principale d'exposition est la consommation de poisson, plus particulièrement des espèces au sommet de la chaîne alimentaire, suivant le principe de bioaccumulation et de bioamplification. La région de l'Abitibi-Témiscamingue regorge de lacs (environ 20 000). On peut diviser les pêcheurs en trois groupes distincts ayant un rapport différent face à la pêche et à la consommation de poisson, et donc à l'exposition au MeHg (pêcheurs sportifs, pêcheurs urbains et pêcheurs autochtones). Certaines espèces parmi les plus prisées comme les dorés et les brochets sont également parmi les espèces affichant les plus hauts niveaux de MeHg dans leurs chairs. Encore à ce jour, nous ne sommes pas en mesure de dresser le portrait régional de la contamination de la ressource halieutique à l'échelle de la région à l'étude ni les risques à la santé des populations consommatrices de poissons qui en découlent. Nous avons donc tenté de modéliser la présence de MeHg dans les brochets et les dorés pour les lacs potentiellement fréquentés par les populations pour y pratiquer leurs activités de pêche. Ne sélectionnant que les lacs accessibles à chacun des trois groupes d'utilisateurs, nous avons réduit de 20 000 à 189 le nombre de lacs à étudier. Nous avons analysé, à l'aide d'outils des systèmes d'information géographique et de traitements statistiques, les variables spatiales étants connues pour jouer un rôle dans le cycle biogéochimique du Hg en milieu boréal. Parmi les quelques 50 variables analysées, nous avons construit un modèle pour chacune des deux espèces de poissons. Les brochets répondent à 75% à un modèle à trois variables: l'ordre des lacs, le pourcentage de la surface du bassin versant arborant des pentes faibles (entre 2 et 6 pourcents) et le pourcentage du bassin versant constitué de forêt mature. Pour les dorés, nous avons dû diviser les lacs en trois catégories répondant différement à l'accumulation du Hg dans la chair des poissons soit: les lacs ayant des mines ou des sites de résidus miniers à moins de 1 km du plan d'eau, les lacs étants situés sur la plaine argileuse (plus de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux) et les lacs situés en-dehors de la plaine argileuse (moins de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux). Pour chacun de ces groupes de lacs, nous avons ensuite pu modéliser la présence de Hg dans les dorés en n'utilisant qu'une seule variable (expliquant environ 60% du Hg) soit le pourcentage du bassin versant recouvert par des tourbières. Avec ces résultats, nous avons produit une série de cartes renseignant sur l'état régional de la contamination répondant aux besoins de chacun des trois groupes de pêcheurs pour chacune des deux espèces de poissons.