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VETAGRO SUP CAMPUS VETERINAIRE DE LYON Année 2011 - Thèse n° Contribution à l’é

VETAGRO SUP CAMPUS VETERINAIRE DE LYON Année 2011 - Thèse n° Contribution à l’étude de la contamination par les polluants organiques persistants et les métaux lourds des animaux de la chaîne alimentaire du bassin versant de la Loire : cas particulier des Poissons. THESE Présentée à l’UNIVERSITE CLAUDE-BERNARD - LYON I (Médecine - Pharmacie) et soutenue publiquement le 24 octobre 2011 pour obtenir le grade de Docteur Vétérinaire par Adrien, Marcel, Robert, BECK Né (e) le 07 Mars 1985 à Echirolles (38) 1 VETAGRO SUP CAMPUS VETERINAIRE DE LYON Année 2011 - Thèse n° Contribution à l’étude de la contamination par les polluants organiques persistants et les métaux lourds des animaux de la chaîne alimentaire du bassin versant de la Loire : cas particulier des Poissons. THESE Présentée à l’UNIVERSITE CLAUDE-BERNARD - LYON I (Médecine - Pharmacie) et soutenue publiquement le 24 octobre 2011 pour obtenir le grade de Docteur Vétérinaire par Adrien, Marcel, Robert, BECK Né (e) le 07 Mars 1985 à Echirolles (38) 2 3 4 5 REMERCIEMENTS A Monsieur le Professeur Claude GHARIB, De la faculté de Médecine de Lyon ; Pour m’avoir fait l’honneur d’accepter la présidence de ce jury, Avec toute ma gratitude et mes hommages respectueux. A Monsieur le Professeur Philippe BERNY, Du laboratoire de Toxicologie de VetAgro Sup, Campus vétérinaire de Lyon En premier lieu pour m’avoir proposé ce sujet et m’avoir donné les moyens de mener à bien ce projet ; Pour votre grande disponibilité, vos précieux conseils et le soutien permanent que vous m’avez apporté, Je vous adresse mes plus sincères remerciements. A Madame le Docteur Vétérinaire Sylvie MIALET, Des services vétérinaires du Rhône et du service de qualité et sécurité des aliments de VetAgro Sup, Campus vétérinaire de Lyon Pour avoir accepté de juger ce travail ; Mais également pour tout l’intérêt que vous y avez porté et votre contribution. Avec mes remerciements les plus chaleureux. 6 A Charles LEMARCHAND, Pour m’avoir permis de réaliser un tel travail et m’avoir guidé tout a long du parcours. Merci de m’avoir intégré à un projet de cette envergure et de m’avoir témoigné cette confiance. Avec ma profonde reconnaissance. A Danièle VEY et à l’équipe du laboratoire de toxicologie de VetAgro SUP, Pour m’avoir tout appris des techniques de laboratoire nécessaires à ce travail. Pour avoir toujours été là, à m’aider dans toutes les étapes, à distiller vos conseils indispensables et à diriger les analyses de mes échantillons, Enfin, pour avoir toléré jusqu’au bout l’encombrement inhérent à mes manipulations, Votre aide est inestimable, Avec toute ma gratitude et mon profond respect. 7 TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS ....................................................................................................................... 5 TABLE DES MATIERES ................................................................................................................. 7 TABLE DES FIGURES .................................................................................................................. 13 TABLE DES TABLEAUX ............................................................................................................... 15 TABLE DES ABREVIATIONS........................................................................................................ 16 INTRODUCTION ........................................................................................................................ 19 PARTIE I : Le contexte géographique ....................................................................................... 20 I- Présentation générale de la Loire et de son bassin versant ......................................... 20 A. Le trajet de la Loire : généralités ............................................................................... 20 B. Les principaux affluents ............................................................................................. 21 C. Le régime hydrologique de la Loire : ......................................................................... 21 II- Caractérisation des différents milieux naturels formés par la Loire selon les régimes et les substrats ...................................................................................................................... 24 III- Les sites de prélèvements ......................................................................................... 25 A. La Loire dans ses gorges, en amont du Puy-en-Velay ............................................... 25 B. L'Allier dans ses gorges, en aval de la confluence avec le Chapeauroux .................. 26 C. La Loire des Barrages ................................................................................................. 26 D. La Loire en aval des barrages, dans la région de Feurs ............................................. 26 E. Le Val d’Allier ............................................................................................................. 26 F. Le Bec d'Allier ............................................................................................................ 27 G. La Loire moyenne : le Val d’Orléans .......................................................................... 27 H. La Loire en amont de Nantes ..................................................................................... 28 PARTIE II : Les poissons incorporés à l’étude ........................................................................... 29 I- Le Carassin (Carassius spp.) ........................................................................................... 29 II- Le Chevesne (Leuciscus cephalus) ............................................................................. 30 III- Le Poisson-Chat (Ictalurus melas) .............................................................................. 31 IV- La Truite commune (Salmo trutta fario).................................................................... 32 V- L’Anguille (Anguilla anguilla) ..................................................................................... 33 VI- Les autres espèces capturées .................................................................................... 34 PARTIE III : Les polluants recherchés ........................................................................................ 36 I- Quelques notions couramment utilisées en écotoxicologie ......................................... 36 A. Le coefficient de partage eau-octanol ....................................................................... 36 B. La Dose létale 50% et la Concentration létale 50% ................................................... 36 C. BCF vs BAF (70) .......................................................................................................... 37 8 D. Equivalent toxique TCDD ........................................................................................... 37 E. « Effet cocktail » ........................................................................................................ 37 F. Effet relargage lors des périodes de jeûne (33) ........................................................ 38 II- Les congénères de Polychlorobiphényles (PCB) : ...................................................... 38 A. Chimie ........................................................................................................................ 38 B. Utilisations -sources................................................................................................... 39 C. Absorption – métabolisme ........................................................................................ 39 D. Effets toxiques et écotoxicologiques reconnus ......................................................... 40 1) Données générales de toxicité ............................................................................... 40 2) Toxicité des PCB chez les Poissons : ....................................................................... 41 a) PCB et thyroïde ................................................................................................... 41 b) PCB et axe gonado-pituitaire ............................................................................. 42 c) PCB et œstrogènes ............................................................................................. 42 3) Toxicité des PCB chez les Mammifères : ................................................................ 42 E. Taux de PCB dans les poissons d’autres rivières et mers .......................................... 44 1) En mer baltique ...................................................................................................... 44 2) Dans les rivières irlandaises ................................................................................... 44 3) Dans la rivière Ardèche .......................................................................................... 44 4) Dans la Seine .......................................................................................................... 45 5) La Loire ................................................................................................................... 45 III- Métaux lourds : Plomb (Pb), Cadmium (Cd) et Cuivre (Cu) ....................................... 45 A. Chimie ........................................................................................................................ 45 1) Le plomb (Pb) ......................................................................................................... 46 2) Le cadmium (Cd) .................................................................................................... 46 3) Le cuivre (Cu).......................................................................................................... 46 B. Utilisations - sources .................................................................................................. 47 1) Le plomb ................................................................................................................. 47 2) Le cadmium ............................................................................................................ 47 3) Le cuivre ................................................................................................................. 48 C. Absorption et métabolisme ....................................................................................... 48 1) Le plomb ................................................................................................................. 48 2) Le cadmium ............................................................................................................ 49 3) Le cuivre ................................................................................................................. 50 D. Effets toxicologiques et écotoxicologiques reconnus ............................................... 50 1) Le plomb ................................................................................................................. 50 a) Toxicité chronique chez les Poissons ................................................................. 50 9 b) Toxicité chronique chez les Mammifères........................................................... 52 2) Le cadmium (Cd) .................................................................................................... 53 a) Données de toxicité générale ............................................................................. 53 b) Toxicité chronique sur les poissons .................................................................... 53 c) Toxicité chronique sur les Mammifères ............................................................. 53 3) Le cuivre ................................................................................................................. 54 a) Données de toxicité générale ............................................................................. 54 b) Toxicité chronique chez les Poissons ................................................................. 55 c) Toxicité chronique chez les Mammifères........................................................... 55 E. Teneurs en métaux lourds dans les poissons d’autres rivières et mers.................... 56 1) Le plomb ................................................................................................................. 56 a) La Seine (en 1995): ............................................................................................. 56 b) Les côtes du Pas De Calais et l’estuaire de la Seine : ......................................... 56 c) La mer Adriatique : ............................................................................................. 56 d) L’état du Missouri, Etats-Unis : .......................................................................... 57 e) Le plomb dans les zones marécageuses de la côte atlantique du sud de l’Espagne : .................................................................................................................. 57 f) Le Lot en 2007 (11) ............................................................................................. 57 2) Le cadmium ............................................................................................................ 58 a) La Seine : ............................................................................................................. 58 b) Les côtes du Pas De Calais et l’estuaire de la Seine : ......................................... 58 c) La mer Adriatique ............................................................................................... 58 d) Les zones marécageuses de la côte atlantique du sud de l’Espagne : ............... 59 e) La rivière Lot : ..................................................................................................... 59 3) Le cuivre ................................................................................................................. 59 a) Les Loutres européennes de la haute Loire (8) .................................................. 59 b) Le Lot, en 2007 (11) ............................................................................................ 60 IV- Les organochlorés ...................................................................................................... 60 A. Chimie ........................................................................................................................ 60 B. Utilisation et sources ................................................................................................. 61 C. Absorption et métabolisme ....................................................................................... 61 D. Effets toxiques et écotoxicologiques reconnus ......................................................... 62 1) Données de toxicité générale ................................................................................ 62 2) Effets sur les Poissons ............................................................................................ 62 3) Effets sur les Mammifères ..................................................................................... 63 E. Taux d’organochlorés dans les poissons d’autres rivières-mers ............................... 63 10 1) Le lac Sir Dam en Turquie....................................................................................... 63 2) Le cercle polaire arctique ....................................................................................... 64 3) La rivière Loire ........................................................................................................ 64 V- Organophosphorés : .................................................................................................. 64 A. Chimie ........................................................................................................................ 64 B. Utilisations - sources .................................................................................................. 65 C. Absorption - métabolisme ......................................................................................... 66 D. Effets toxicologiques et écotoxicologiques reconnus ............................................... 66 1) Données de toxicité générale ................................................................................ 66 2) Toxicité chez les Poissons ...................................................................................... 66 3) Toxicité chez les Mammifères ................................................................................ 67 VI- Les carbamates : ........................................................................................................ 67 A. Chimie ........................................................................................................................ 67 B. Utilisations - sources .................................................................................................. 68 C. Absorption - métabolisme ......................................................................................... 68 D. Effets toxiques et écotoxicologiques reconnus ......................................................... 69 1) Données de toxicité générale ................................................................................ 69 2) Toxicité chez les poissons ...................................................................................... 69 3) Toxicité chez les Mammifères ................................................................................ 69 VII- Les herbicides et Fongicides ...................................................................................... 70 A. Chimie ........................................................................................................................ 70 a) Les triazines ........................................................................................................ 71 b) Les dinitroanilines .............................................................................................. 71 c) Les urées substituées ......................................................................................... 71 B. Utilisation, absorption, sources ................................................................................. 72 C. Absorption – métabolisme ........................................................................................ 72 D. Effets toxicologiques reconnus .................................................................................. 73 1) Toxicité chez les Poissons ...................................................................................... 73 2) Toxicité chez les Mammifères ................................................................................ 73 a) Les triazines ........................................................................................................ 73 b) Les dinitroanilines .............................................................................................. 74 c) Les urées substituées ......................................................................................... 74 Partie IV : Phase expérimentale ............................................................................................... 75 I- Les objectifs de l’étude.................................................................................................. 75 II- L’échantillonnage ....................................................................................................... 75 III- Matériels et méthodes .............................................................................................. 79 11 A. Le protocole organochlorés (PCB inclus) ................................................................... 79 B. Le protocole organophosphorés : ............................................................................. 80 C. Le protocole herbicides ............................................................................................. 81 D. Les protocoles métaux lourds.................................................................................... 81 1) Préparation pour l’ensemble Plomb-Cuivre-Cadmium ......................................... 81 2) Méthode de dosage ............................................................................................... 82 E. Les méthodes statistiques ......................................................................................... 82 1) Comparer uploads/Sante/ 2011-lyon-047.pdf