Avec la population en constante croissance, les besoins alimentaires sont de plus en plus importants. Afin de répondre à la demande des populations, ainsi que pour s’assurer d’un bon rendement agricole, les agriculteurs suivant un mode d’agriculture qualifié de conventionnel doivent palier aux limitations naturelles des cultures. C’est par exemple en utilisant des pesticides ou herbicides pour la gestion des espèces nuisibles. Ce peut être aussi en utilisant des matières résiduelles fertilisantes pour apporter dans les sols les éléments essentiels à la bonne croissance des végétaux. Ces matières peuvent être des boues récupérées en sortie de station d’épuration, ou des fumiers. Les traitements mis en œuvre pour traiter ces matières étant insuffisants, divers contaminants sont introduits en même temps que les nutriments essentiels lors de leurs épandages. Pour les boues, ce sont les produits issus des activités humaines quotidiennes (produits pharmaceutiques et de soin corporel). Il est donc possible de retrouver dans les sols de cultures conventionnelles, un mélange de pesticides, herbicides, produits pharmaceutiques et de soin corporel et autres contaminants organiques. Ces substances, présentes dans les sols sous leurs formes initiales (ingrédient actif) ou dégradées (produits de dégradation), peuvent potentiellement interagir avec les organismes biologiques des sols et causer d’éventuels effets toxiques. Les vers de terre représentent une grande partie de la biomasse animale des sols et contribuent à la régulation des processus majeurs des sols. Vivant dans les sols et s’en nourrissant, ils sont par conséquent directement exposés à tous les contaminants qui s’y trouvent. Il apparaît dans ces conditions importantes de déterminer les potentiels effets toxiques des mélanges de contaminants organiques (pesticides et produits pharmaceutiques) sur les vers de terre. Les concentrations en contaminants organiques dans les sols sont faibles, de l’ordre du ng.g-1 (poids sec), et des effets létaux sur des organismes robustes comme les vers de terre sont peu probables. D’autres effets peuvent cependant apparaître, en altérant par exemple le comportement reproducteur des vers, leur croissance, ou encore en causant des dommages à leur ADN. Ces molécules organiques peuvent aussi s’accumuler dans les tissus des vers de terre, ce qui présente des risques supplémentaires pour les maillons supérieurs du réseau trophique. Des méthodes standardisées pour évaluer ces risques existent. Cela dit, elles ont été mises en place pour estimer les limites en termes de concentrations dans les sols auxquelles les effets toxiques vont apparaître. Les molécules sont par conséquent étudiées seules et à de hautes concentrations. L’objectif principal de ces présents travaux est de mettre en place un protocole nous permettant de détecter un ensemble d’effets sublétaux des contaminants organiques sur les vers de terre de l’espèce Eisenia andrei en exposant les vers à des mélanges de pesticides et de produits pharmaceutiques à faibles concentrations (environnementales), ou bien à des produits marqueurs d’une contamination spécifique. Le protocole expérimental retenu est basé sur un test de reproduction, auquel des analyses chimiques des tissus des vers de terre et des échantillons de sol pour évaluer la bioaccumulation des contaminants sont ajoutés. Dans ce cas d’étude, la bioaccumulation fait référence à l’accumulation des contaminants organiques provenant de toutes les sources d’exposition (alimentation, contact) dans les tissus des vers de terre. L’essai comètes appliqué aux vers de terre adultes pour déterminer l’endommagement de l’ADN vient compléter les données. Ce protocole a été appliqué à plusieurs reprises, en exposant les vers de terre à des mélanges divers de contaminants organiques (pesticides et produits pharmaceutiques) ajoutés directement au sol artificiel, en concentrations environnementales (< 100 ng.g-1 , masse sèche). L’effet le plus marquant est la bioaccumulation sélective des insecticides de la famille des néonicotinoides dans les tissus des vers de terre, quelle que soit la composition de mélange de contaminants organiques ajoutés au sol. Lorsqu’exposés au triclosan à 50 ng.g-1 (dw), les vers de terre modifient leur comportement de reproduction, et accumule cette molécule. Lorsque le triclosan est ajouté par l’intermédiaire d’une boue contaminée dans ces mêmes sol artificiel et à une concentration finale équivalente, la bioaccumulation est du même ordre de grandeur que précédemment. C’est la forme dérivée du triclosan, le méthyl-triclosan, qui apparaît progressivement dans les sols et est accumulé plus fortement que le triclosan lui-même. Ce phénomène n’était pas observé lors de l’ajout du triclosan dissous dans un solvant. Bien que réalisés dans un système artificiel, les travaux présentés dans ce mémoire montrent l’importance de rechercher les effets écotoxicologiques des contaminants en conditions les plus réalistes possibles (mélanges, concentrations faibles). Le suivi de la composition chimique des sols d’exposition au cours des expériences permet de mieux comprendre l’origine des effets observés, particulièrement lorsque les produits de transformation peuvent également être analysés. Pour aller plus loin dans les études des effets sublétaux de contaminants organiques sur les vers de terre, des expériences incluant un suivi de plusieurs générations successives apporteraient de nombreuses informations sur la sensibilisation des jeunes vers et le risque pour les populations à long terme.

L’explosion du forage et de la plate-forme pétrolière Deepwater Horizon (DWH) le 20 Avril 2010 a entrainé la plus importante catastrophe pétrolière de l’histoire des Etats-Unis, avec des quantités sans précédent de pétrole (779,000 T) et de gaz relâchées continuellement dans le Golfe du Mexique durant près de 3 mois. En retour et comme moyen de réponse, 8 million L de dispersant chimique (principalement Corexit 9500A®) furent utilisés pour disperser les nappes, dont 2.9 million L furent injectés directement à la tête du puits à 1500 m de profondeur. La marée noire coïncida avec la saison de ponte et de recrutement de l’huitre américaine Crassostrea virginica, une espèce à haute valeur écologique et commerciale dans le Golfe. En raison de ces caractéristiques biologiques (sédentaire, espèce filtreuse, répartition géographique, ponte et fécondation externe), les huitres ont été utilisées comme organisme modèle en écotoxicologie. Néanmoins, il existe très peu de données disponibles sur la toxicité du pétrole brute (HEWAF), du pétrole dispersé (CEWAF) ou du dispersant sur les jeunes stades de vie de C. virginica. L’objectif de ce travail de thèse fut 1) de déterminer les effets létaux et sublétaux d’expositions aigües et chroniques à du pétrole DWH et/ou du Corexit 9500A® sur différents stades de développement des jeunes huitres, 2) d’examiner les mécanismes de toxicité des HAP (dissouts ou particulaires) issus du pétrole et du dispersant sur des processus physiologiques sensibles, et 3) d’établir si les résultats obtenus en laboratoire correspondent aux valeurs recueillies sur le terrain lors du programme NRDA. Nos résultats ont démontré que le pétrole et/ou le dispersant pouvaient affecter la reproduction et le développement embryonnaire et larvaire de C. virginica, et que le pétrole dispersé et le dispersant induisaient en général le plus d’impact. En outre, des effets sublétaux tels que des inhibitions de croissance larvaire, de fixation ou de filtration furent observés à des niveaux d’HAP et de DOSS mesurés dans l’environnement. Ces résultats suggèrent que le pétrole et l’utilisation de dispersant, en particulier lors de la saison de ponte de l’huître, pourraient affecter son recrutement et impacter la ressource de façon délétère dans des régions touchées par une marée noire. Par ailleurs, des critères biologiques plus sensibles que la mortalité devraient être choisis et inclus dans une approche intégrative, afin d’estimer plus précisément l’impact environnemental des hydrocarbures et le devenir de ses constituants. / The explosion of the Deepwater Horizon (DWH) oil drilling rig on 20th April 2010 resulted in the largest oil-related environmental disaster in U.S history with an unprecedented amount of oil (779,000 t) and gas discharged continuously in the Gulf of Mexico, over a period of 3 months. As a response, 8 million L of chemical dispersants (mainly Corexit 9500A®) were applied on surface to dissipate the slicks, and injected directly at the well head (3 million L) at 1500 m depths. The oil spill coincided with the spawning and recruitment season of the ecologically and commercially important Eastern oyster, Crassostrea virginica. Due to its biological characteristics (sessile, filter-feeding, ubiquity, “free” spawner), oysters have been employed as a model species in ecotoxicology and for monitoring the environment. However, information on the toxicity of crude oil (HEWAF), dispersed oil (CEWAF) and dispersant alone (Corexit 9500A®) on early developmental stages of C. virginica are limited. The aim of this study was to i) determine the lethal and sublethal effects of acute and chronic exposure to surface-collected DWH oil and/or Corexit 9500A® on various life stages of oysters, ii) examine the mode of toxicity of oil-associated PAHs (dissolved or particulate) and dispersant on sensitive physiological processes, and iii) establish whether there is a relationship between results collected in the laboratory and field data collected during the NRDA sampling program. Our results indicated that oil and/or dispersant adversely affected reproduction and early development of C. virginica, with dispersed oil and dispersant having generally the highest impacts. Furthermore, sublethal effects such as inhibition of larval growth, settlement success or filtration rates were observed at environmentally realistic concentrations of tPAHs or DOSS. These results suggest that oil spills and the use of dispersant as a spill response, especially at the time of oyster spawning season, could affect oyster recruitment and ultimately oyster populations in affected regions. Besides, in order to assess more precisely the environmental impact of an oil spill and the fate of its constituents, meaningful endpoints other than lethality should be selected

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal