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Écologie humaine et Santé Ecotoxicologie Célestin Banza Lubaba Nkulu, MPH, PhD,

Écologie humaine et Santé Ecotoxicologie Célestin Banza Lubaba Nkulu, MPH, PhD, Professeur Ordinaire Unité de Toxicologie et Environnement, Ecole de Santé Publique, Faculté de Médecine, UNILU Objectif du cours Mieux comprendre l’importance de l’impact de l’environnement sur la santé; Eviter des tragédies engendrées par la pollution chimique de l’environnement; Assurer la surveillance de l’environnement en vue de garantir la qualité de la vie et protéger la santé des populations. Contenu du cours Notions de base Monitoring des polluants environnementaux Biodisponibilité, bioaccumulation, bioconcentration et bioamplification Métabolisme cellulaire et réponse de l’organisme Effets des polluants sur la santé. Notions de base Qu’est-ce que l’écotoxicologie? Toxicologie de l’environnement Étude des substances toxiques dans l’environnement de l’homme, dans les populations et les individus exposés ainsi que les effets biologiques qui en résultent. Musoshi former mining compound 2016 Mine tailings 2016 Makimbilizo School 2016 2016 Écotoxicologie Terme inventé par Truhaut (1980): Considère l’écotoxicologie comme une extension naturelle de la toxicologie appliquée aux effets sur les écosystèmes. Newman (plus récemment): Définit l’écotoxicologie comme la science des contaminants dans la biosphère et leurs effets sur les constituants de la biosphère y compris l’homme. Évaluation de la qualité des milieux Évaluation du risque Gestion environnement Spécificité de l’écotoxicologie Spécificité de l’écotoxicologie Etude des effets directs (ou indirects) et différés des polluants toxiques sur les individus, les populations et les biocénoses Champ et finalité de l’écotoxicologie • Etude des polluants directement ou indirectement toxiques, excluant d’importantes catégories dont les effets écologiques ne résultent pas de phénomène de toxicité (pollution par les gaz à effet de serre, pollution thermique des eaux). • Prévision des impacts potentiel de la pollution d’un écosystème donné ou d’une fraction de l’écosystème, individu, population, communauté, par un produit chimique nouveau ou par un effluent complexe d’origine industrielle. Qu’est-ce qu’une pollution? « Constitue une pollution toute modification du flux d’énergie, de l’intensité de rayonnements, de la concentration des constituants chimiques naturels ou encore l’introduction dans la biosphère de substances chimiques artificielles produites par l’homme. » Pollution de l’environnement Air pollution Likasi 2006 • Selon Moriarty (1983), le terme polluant se rapporte aux substances présentes dans l’environnement, en partie à cause des activités humaines et qui ont des effets délétères sur les organismes vivants. Qu’est ce qu’un polluant ? Qu’est ce qu’un polluant ? Principaux polluants environnementaux • Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) • Les Polychlorobiphényle (PCB) • Les Dioxines • Pesticides • Métaux lourds (éléments traces métalliques) • Plastifiants • Surfactants non ioniques • Dérivés halogénés • Médicaments (PNSE) • … C CH3 CH3 OH HO C9H19 OH Cl Cl Cl Cl O O Classification des polluants Polluants physiques Radiations ionisantes Pollution thermique Polluants chimiques Pesticides Métaux lourds (éléments traces métalliques) Nitrates Polluants biologiques Microorganismes. Le monitoring des polluants Définition du monitoring : action de recherche et/ou de contrôle dont l’objet est de suivre dans le temps les changements éventuels des principales caractéristiques environnementales, biologiques et écologiques propres à une zone ou à un type d’habitat déterminés Triple finalité du monitoring des polluants 1. Étudier les concentrations et la répartition des polluants dans l’environnement 2. Évaluer les effets de ces polluants, aux concentrations détectées, sur les populations et les écosystèmes exposés 3. Fixer le niveau maximum de rejet au site des sources d’émission des polluants pour s’assurer que les normes de qualité de l’environnement définies en (1) et (2) ne soient pas dépassées Deux catégories d’indicateurs -Détection des polluants et quantifications dans les milieux physiques et biologiques : Chimie -Évaluation des effets des pollutions sur les organismes vivants a- Sur les individus b- Sur les populations et/ou les communautés Comment surveiller la qualité de l’environnement ? Comment surveiller la qualité de l’environnement ? Mining au Katanga Les impacts des activités minières sur l’environnement et la santé des populations Water pollution Likasi 2006 Food contamination Lubumbashi – Tshamilemba 200 Vegetables Lubumbashi – Tshamilemba 2009 KIBANGU SHINANGWA KANSALABWE Shinangwa 2009 Fish Shinangwa 2009 Dust Détection et quantifications des polluants Utilisation de techniques analytiques donnant des informations sur la nature des molécules et leurs concentrations - précision - sensibilité - reproductibilité L’approche chimique L’approche chimique RT: 0.00 - 28.88 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Time (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Relative Abundance RT: 0.00 - 28.88 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Time (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Relative Abundance RT: 9.31 AA: 136017773 RT: 11.70 AA: 154626174 RT: 16.66 AA: 119211133 RT: 8.20 AA: 107901681 RT: 5.31 AA: 29357895 RT: 6.26 AA: 20667978 RT: 13.80 AA: 9172044 RT: 20.85 AA: 3293157 RT: 25.77 AA: 3473992 R PANDA R. LUFIRA KIBANGU SHINANGWA KANSALABWE KIDIMUDILO MISISI-SANDO SHITURU PANDA Water • Substantial contamination of surface waters from Likasi to Lake Changalele • No evidence of contamination of drinking water Co LUFIRA SOURCE LUFIRA MISISI PANDA UPSTREAM LIKASI SHITURU KIMPULANDE LUFIRA JUNCTION LAC LUFIRA LAC KAPOLOWE LAC KIBANGU LAC SHINANGWA WELL KIDIMUDILO WELL KAPOLOWE WELL KIBANGU WELL SHINANGWA 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000 Co (µg/L) U LUFIRA SOURCE LUFIRA MISISI PANDA UPSTREAM LIKASI SHITURU KIMPULANDE LUFIRA JUNCTION LAC LUFIRA LAC KAPOLOWE LAC KIBANGU LAC SHINANGWA WELL KIDIMUDILO WELL KAPOLOWE WELL KIBANGU WELL SHINANGWA 0.001 0.01 0.1 1 10 100 U (µg/L) Résultats ECOBAG P2, Bordeaux, 28 mars 2006 Les sédiments sont des intégrateurs de pesticides ECOBAG P2, Bordeaux, 28 mars 2006 Sédiments 1,0 µg/g Total s-triazines Total urées Total anilides Contamination du site non détectable nd Concentrations moyennes en PCB dans divers organes de morue Gadus morhua calculées sur la base du poids frais, du poids sec, des lipides extractibles et des graisses Concentrations moyennes en PCB (mg/g) PF PS Lipides extractables Graisses Filets (muscles) Gonades Foie Détection des polluants et quantifications Utilisation de techniques analytiques : HPLC, GC, MS, ELISA, etc… Avantages -Nombre réduit d’échantillons -Différentes matrices: sang, urines, cheveux, … Inconvénients - Aucune technique ne peut doser tous les polluants à la fois. - Problème de seuil de détection. -Certains produits sont dégradés ou transformés : modification de la bio- disponibilité et de l’effet des molécules. -Ne tiens pas compte de l’interaction entre molécules. L’approche chimique L’approche chimique Biodisponibilité, bioaccumulation, bioconcentration, Bioamplification Biodisponibilité, bioaccumulation, bioconcentration, Bioamplification Bioamplification du TDE dans le réseau trophique de Clear Lake (USA) -Lac de Californie -Prolifération d’un moucheron (Chaoborus astictopus) -Pulvérisation régulière de DDT entre 1949 et 1957 -Accumulation de DDT dans la chaîne trophique lacustre depuis le phytoplancton jusqu’au grèbe Fc = 178 500 dans les graisses • Bioamplification des PCB dans la chaîne trophique arctique Fc = 5 OOO OOO dans les graisses Pyramide des concentrations dans les réseaux trophiques Importance du rapport entre taux d’accumulation (Ta) et taux d’excrétion (Te) Si Ta >> Te : [polluant] organisme >> [polluant]biotope indication des taux maxima atteints par le polluant dans le biotope Si Ta = Te : [polluant] organisme = [polluant]biotope indication des taux réellement présents dans le biotope, avec fluctuations similaires à celles observées dans l’environnement • Rapport variable selon l’espèce bioindicatrice et les caractéristiques de la substance polluante Organochlorés (Lindane ou DDT) très persistants : Ta >> Te Organophosphorés (Fentrothion) peu persistants : Ta = Te 1.1. Les taux d’accumulation et d’excrétion 1- aspects toxicocinétiques a- Principales voies d’absorption Voie digestive tractus digestif Estomac Voie cutanée Voies respiratoires Enzymes digestives, pH, micro-organismes, sang Foie (métabolisation) Intestins (jéjunum) Système porte (distribution vers les organes) Reins Urines Tissus Métabolisme cellulaire etréponse des organismes Métabolisme cellulaire et réponse des organismes Poumons Excrétion Oreillette gauche ventricule gauche Bile b- Le transport :  Une fois dans l’organisme, le toxique va être transporté par le sang ou la lymphe et distribué dans les autres parties de l’organisme. Il peut être véhiculé sous forme de molécule liée à l’albumine.  Les caractéristiques chimiques des substances et des tissus sont à l ’origine de l’affinité de certaines substances pour certains organes ou tissus. Organes ou Tissus cibles  Ex : Mercure (foie, rein, rate, intestin, muscle, cerveau) Cadmium (reins et os) Plomb (cerveau et os)  Les plus lipophiles se retrouvent dans les tissus adipeux et stockés. c- Phénomènes de pénétration cellulaire L’endocytose : encerclement du matériel à transporter par une invagination de la membrane plasmique - Pinocytose - Phagocytose Diffusion passive : le passage à travers la bicouche lipidique se fait de façon passive. La membrane plasmique constitue une barrière. Molécules polaires (ions, protéines) O2, N2, glycérol, urée Molécules lipophiles Diffusion facilitée : le passage à travers la membrane s’effectue avec l’énergie apportée par les gradients ioniques, le passage des molécules se faisant à travers les structures protéiques La Vitesse de pénétration est liée à la liposolubilité de la molécule Séquestration - élimination : Animaux : Séquestration : tissus adipeux, dents, cheveux, ongles, cornes, etc.. Élimination : urines, fèces, transpiration, poumons, lait, phanères, …. Plantes : notion de « Green liver » Séquestration uploads/Sante/ cours-d-x27-e-cologie-complet-l2-pdf.pdf