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TOXICOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT Master 1 Biologie de Développement 2016/2017 PLA

TOXICOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT Master 1 Biologie de Développement 2016/2017 PLAN DU MODULE I.1. Définitions I.2. Objectifs I.3. Méthodologie et approches I.4. Normes I.5. Bioteneurs I.6. Bioindicateurs et biomarqueurs I.7. Sources de pollution I.8. Classification des polluants I.9. Règle des trois actions polluantes I.10. Pollution des écosystèmes et évaluation I.11. Niveaux d'étude des polluants I.12. Evaluation environnementale I.13. Développement durable 1. Définitions 2. Objectifs 3. Méthodologie et approches 4. Normes a. ADI (Acceptable Daily Intake) b. TLV (Threshold Limit Value) c. Dose Maximale Tolérable e. MRFC (maximum recommended field concentration) 5. Bioteneurs a. chaine trophique b. Bioconcentration c. Biomagnification d. Bioaccumulation e. Biodisponibilité f. biodégradation g. Pyramides écologiques 6. Bioindicateurs et biomarqueurs a. Bioindicateurs b. Biomarqueurs 7. Sources de pollution a. Production d’énergie b. Activités industrielles c. Diversification de l’industrie chimique d. Agriculture e. Pollutions anthropiques 8. Classification des polluants a. Critères et classification b. Différences entre les macropolluants et les micropolluants 9. Règle des trois actions polluantes a. Modification des réactions chimiques de base b. Compétition avec une fonction chimique essentielle c. Déplacement des équilibres dans l'environnement 10. Pollution des écosystèmes et évaluation a. Nocivité du polluant b. Effet des polluants c. Evaluation des effets 11. Niveaux d'étude des polluants a. Le niveau biochimique et cellulaire b. Le niveau des organismes c. Le niveau des populations d. Le niveau des écosystèmes naturels e. Le niveau des écosystèmes contrôlés 12. Evaluation environnementale a. Définition b. Critères c. Diagnostics d. Evaluation du risque environnementale 13. Développement durable a. Historique b. Définition c. Concepts 1.Définitions a. Pollution La pollution est une modification défavorable du milieu naturel qui apparaît en totalité ou en partie comme un sous-produit de l'action humaine, au travers d'effets directs ou indirects. Ces effets altèrent: • les critères de répartition des flux d'énergie, • des niveaux de radiation, • de la constitution physico-chimique du milieu naturel • de l'abondance des espèces vivantes. a. Pollution Ces modifications peuvent affecter l'homme directement ou au travers des ressources agricoles, hydrauliques et autres produits biologiques. Elles peuvent aussi l'affecter en altérant: • les objets physiques qu'il possède • les possibilités récréatives du milieu • en enlaidissant la nature. b. Ecologie C’est la science globale des relations des organismes avec leur monde extérieur environnant dans lequel sont incluses au sens large, toutes les conditions d’existence (HAECKEL, 1866). c. Toxicologie TRUHAUT, (1976) C’est la discipline qui étudie les substances toxiques (poisons) qui provoquent des altérations biologiques menant à la mort si les perturbations physiologiques sont intenses. La toxicologie est à la fois descriptive et explicative. Elle évalue la toxicité (tests) et précise les mécanismes. La science qui étudie les modalités de contamination de l’environnement par des agents polluants naturels ou artificiels produits par l’activité humaine. Elle étudie également leur mécanisme d’action et leurs effets sur l’ensemble des êtres vivants qui peuplent la biosphère. d. Ecotoxicologie RAMADE (1971) Figure 1. Définition de l’écologie, de la toxicologie et de l’écotoxicologie. La discipline qui étudie les substances toxiques qui provoquent des altérations ou des perturbations des fonctions menant à terme à la mort. La science des relations des organismes avec leur monde extérieur environnant dans lequel nous incluons au sens large, toutes les conditions d’existence. ECOTOXICOLOGIE C’est la science qui étudie les modalités de contamination de l’environnement par des agents polluants naturels ou artificiels produits par l’activité humaine ainsi que leur mécanisme d’action et leurs effets sur l’ensemble des êtres vivants qui peuplent la biosphère. TRUHAUT (1976) HAECKEL (1866) RAMADE (1971) d. Ecotoxicologie RAMADE (1977) La science qui étudie les interactions et les effets in situ de contaminants sur les êtres vivants (végétaux, animaux) à différents niveaux -organismes -populations -peuplements -communautés Ainsi que le devenir de ces substances dans les écosystèmes. C’est un mouvement social, philosophique et politique. C’est également un courant de pensées et d’action qui pose la question du rapport entre la nature et la société dans un siècle où l’homme dénaturé, enfermé dans son rôle social, est la première victime des dysfonctionnements dans ce rapport e. Ecologisme SIMONET (1979) Mouvement en faveur de la protection de l’environnement naturel, notamment contre les différentes formes de pollution industrielle. f. Environnique BOUCHE (1996) C’est l’ensemble des approches techniques qui gèrent les connaissances bio-physico- chimiques g. Intégrologie BOUCHE (1996). C’est une technique de gestion des savoirs applicables aux systèmes complexes étudiés par l’écologie et pratiqués par l’environnique. Elle est définie comme la science de l’intégration globale des connaissances produites par les diverses spécialités étudiant le réel. Son objet est la gestion de la connaissance exhaustive, pertinente et explicite. * Agents polluants * Agents toxiques * Agents contaminants Agents polluants Définition Agents qui exercent des influences perturbatrices sur l’environnement (Ramade, 1992). Origine -Agents polluants naturels (lave, fumés de volcans, coliformes fécaux transféré du sols vers des eaux marines…). -Agents polluants artificiels (insecticides agricoles…). Nature -Agents polluants chimiques (pesticides, oxyde d’azote émis par les automobiles…) -Agents polluants physiques (rayons ultraviolet…). -Agents polluants biologiques (bactéries de biodégradations). Effet pollution soit “une perturbation de l’équilibre naturel de l’environnement” (Ramade, 1992). Un équilibre naturel peut se développer aprés le retrait du polluants Définition Agents qui ont des teneurs élevées par rapport aux teneurs naturelles normales (Francis, 1994). Origine -Agents contaminants naturels (métaux, mercure méthylés…). -Agents contaminants artificiels (biphényles polychlorés BPC, hérbicides, chrome issu des poteaux éléctriques…). Nature -Agents contaminants chimiques (métaux lourds en excés, organochlorés, pesticides synthétiques…). -Agents contaminants microbiologiques (bactéries fécales , salmonelles pathogénes). Effet contamination soit un déséquilibre des teneurs naturelles (Francis, 1994) et sa réversibilité se révéle souvent lente. Agents contaminants Définition Agent qui à cause de leurs teneurs excessives occasionnent des effets néfastes dans des organismes biologiques (Klaassen et al. 1986). Origine -Agents toxiques naturels (Cd et Pb en concentration excessives, nicotine de la cigarette, haute dose de caféine). -Agents toxiques artificiels (insecticides organophosphates mal utilisés…). Nature -Agents toxiques chimiques (Monoxyde de carbone des gaz d échappement d’automobiles, métaux lourds). -Agents toxiques physiques (Radioactivité, rayons ultraviolets.. Effet Toxicité soit “un ensemble variable d'effet néfaste“ (Klaassen et al. 1986), elle est lentement réversible sauf dans des cas extrêmes tels que mortalités, anomalies du développement embryonnaire ou neurotoxicité du cerveau. Agents toxiques - Tout agent toxique est un contaminant et un polluant. - Tout polluant ou tout contaminant n’est pas nécessairement toxique, car la toxicité exige une teneur excessive. - Les agents polluants, contaminants et toxiques ont en commun le même effet général un déséquilibre dans l’environnement. Critères Classification par ordre croissant Nombre de composés Agents toxiques ‹ contaminants ‹ polluants Déséquilibre provoqué Polluants ‹ contaminants ‹ agents toxiques Ecophysiologie Ecologie Physiologie Toxicologie Ecologie chimique Evolution, génétique, chimie, biologie moléculaire, etc. 2. Objectifs L'évaluation des effets de la pollution est l'objectif de l'écotoxicologie qui étudie les dommages occasionnés aux écosystèmes en général et aux biocénoses en particulier, par les polluants physiques et/ou chimiques. En plus de l'étude de l'impact des polluants sur les écosystèmes, l'écotoxicologie examine les relations entre les polluants et le milieu (telles que les voies de transfert ou de cheminement des polluants dans les écosystèmes, la biodégradation et la bioaccumulation des polluants, etc…). Elle utilise des techniques propres à la toxicologie qui étudie plus spécifiquement la toxicité en laboratoire d'une substance sur des organismes tests représentatifs de: - l'espèce humaine (tests de toxicité) - organismes tests en plein champ (tests d'écotoxicité). L’écotoxicologie a deux objectifs principaux : - Etudier les processus de contamination des milieux. - Evaluer les effets des polluants à l’égard de la structure et du fonctionnement des systèmes naturels. Elle doit donc dépasser les simples constats de niveaux de pollution et de toxicité pour appréhender les mécanismes responsables de la bioaccumulation et des transferts des contaminants au sein des systèmes biologiques ainsi que les processus entraînant les effets sub-létaux. Cependant, l’écotoxicologie à des contraintes. Elle se heurte: • à une très grande complexité liée à la diversité des constituants de l’écosphère • aux variations spatio-temporelles des facteurs écologiques. • à la diversité qualitative et quantitative des contaminants. • aux nombreux mécanismes d’adaptation mis en œuvre par les organismes. 3. Méthodologie et approches Les objectifs de l’écotoxicologie impliquent une analyse à différents niveaux d’intégration de la molécule à la biocénose: • molécule • cellule • organe • organisme • population • biocénose. Ainsi que d’apprécier l’influence des facteurs biotiques, abiotiques et de contamination. Moléculaire Cellulaire Tissulaire Organisme Population Ecosystème Niveau de signification écologique Niveau d’organisation biologique Rapidité de l’apparition de la réponse observée Fig. 1. Représentation graphique de l’ordre séquentiel des réponses à un stress au sein d’un système biologique Les méthodologies développées en écotoxicologie peuvent être distinguées par: - les différentes dimensions qui les caractérisent - leur représentativité à l’égard des phénomènes naturels depuis les tests monospécifiques jusqu’aux études de terrain en passant par les expériences de laboratoire à l’aide de modèles écotoxicologiques, comme les chaînes trophiques, les écosystèmes expérimentaux et par les expériences en nature. Chacune d’elles implique un degré de réductionnisme plus au moins important, associé à un niveau de compréhension des mécanismes étudiés et à un risque d’extrapolation. Une approche rationnelle des problèmes écotoxicologiques tient compte de la complémentarité de ces diverses approches; les uploads/Philosophie/ toxicologie-de-l-x27-environnement.pdf