Pollution marine
Au cours des dernières décennies les zones côtières ont été le théâtre d’un développement accéléré un peu partout dans le monde , la croissance démographique et le développement industriel des cinquante dernières années ont contribué à l’augmentation radicale des volumes d’eaux usées déversées et des polluants qu’elles transportent le long des côtes . En effet, qu’il s’agisse du développement urbain, industriel et agricole, l’activité humaine exerce une pression de plus en plus grande sur les milieux marins . Les principaux polluants retrouvés sont :
Eaux usées : La pollution engendrée par le déversement des eaux usées est l’une des formes de pollution les plus répandues et les plus dommageables pour l’ensemble des écosystèmes marins côtiers. Lorsqu’elles ne sont pas traitées convenablement, les eaux usées d’origine domestiques transportent avec elles des quantités excessives de nutriments, des bactéries pathogènes et de matières en suspension . Alors que celles d’origine industrielles renferment des polluants organiques et inorganiques . Le rejet croissant des eaux usées favorise le phénomène d’eutrophisation, ce dernier est défini comme étant l’enrichissement des eaux par les nutriments, spécialement les composés azotés et phosphorés causant ainsi l’accélération de la croissance du phytoplancton .
Métaux lourds : Les métaux lourds aussi nommés éléments traces métalliques (ETM), sont présents dans le milieu marin de façon naturelle et certains sont mêmes essentiels au bon fonctionnement de nombreux processus biologiques. Cependant, de trop grandes concentrations de ces métaux, principalement des métaux dits non-essentiels, peuvent s’avérer toxiques pour les organismes aquatiques . Les effets des métaux lourds sur le milieu marin sont considérés comme un grave problème de la pollution.
En effet leur excès peut provoquer une altération des mécanismes biologiques, l’induction de la formation des radicaux libres et l’inhibition des activités enzymatiques de certaines antioxydantes. Hydrocarbures : La pollution des écosystèmes marins par les hydrocarbures est un phénomène qui soulève l’inquiétude des gouvernements nationaux et de la communauté internationale depuis de nombreuses années . Des accidents aussi spectaculaires que les grands déversements de pétrole et leurs effets dévastateurs sur les écosystèmes marins et côtiers n’ont pas manqué d’attirer l’attention des médias du monde entier .
Pesticides
Couramment appelé produit phytosanitaire, pesticide est un mot récent emprunté à la langue anglaise, il date de 1959. Il est composé de pest «insecte, plante nuisible ou parasite » (lui-même emprunté au français peste au XVIe siècle) et de -cide, du latin caedere « frapper, abattre et tuer ». Les pesticides regroupent l’ensemble des produits utilisés dans le secteur agricole ou dans d’autres applications pour éliminer les organismes nuisibles .
L’agence de protection de l’environnement des États-Unis définit un pesticide comme étant n’importe quelle substance prévue pour empêcher, détruire, repousser ou atténuer n’importe quel parasite. Ceci inclut les insecticides, les herbicides, les fongicides, les fumigènes, les algaecides et d’autres substances. La réglementation française et européenne ne reconnaît pas l’appellation pesticide, mais elle définit précisément les notions de produits phytopharmaceutiques et de biocide, la directive européenne 98/8/CE 16 du février 1998 concernant la mise sur le marché des produits biocides, les définit comme : substances actives et préparations contenant une ou plusieurs substances actives qui sont présentées sous la forme dans laquelle elles sont livrées à l’utilisateur, elles sont destinées à détruire, repousser ou rendre inoffensifs les organismes nuisibles et à en prévenir l’action ou à les combattre. Cependant l’article 2 de la loi Algérienne du journal officiel N°87-17 du 1 août 1987 relative à la protection phytosanitaire désigne par pesticide : toute substance ou mélange de substances destiné à repousser, détruire ou combattre les organismes nuisibles en vue de la protection ou de l’amélioration de la production végétale.
Les pesticides regroupent de nombreuses substances utilisées pour la prévention, le contrôle ou l’élimination d’organismes jugés indésirables , on distingue principalement d’un point de vue réglementaire:
Produits phytopharmaceutiques ou phytosanitaires, utilisés principalement pour la protection des végétaux en agriculture ou dans d’autres secteurs (Commission Européenne, 2009).
Biocides, substances actives utilisées dans des applications comme la conservation du bois, la désinfection ou la lutte antiparasitaire, dans le but de détruire, repousser ou rendre inoffensifs les organismes nuisibles (Commission Européen,1998).
Certains médicaments utilisés pour lutter contre les ectoparasites à usage vétérinaire (Commission Européen, 2004a) et humain (Commission Européen,2004b).
Impact des pesticides sur le milieu marin
D’une manière générale, le devenir des pesticides dans le milieu est lié à la forme sous laquelle sont commercialisés les produits , à la nature du terrain , aux pratique culturales et aux conditions météorologiques. Les propriétés physicochimiques des différentes molécules vont conditionner leur transfert vers le milieu aquatique . La biogéochimie des pesticides en milieu marin est complexe, la forme particulière ou libre des composés et leur partition dans les compartiments biotiques et abiotiques vont intervenir sur leur disponibilité pour les organismes vivants. De même leurs propriétés intrinsèques conditionnent le devenir de ces molécules , les concentrations dans les sédiments et dans les chaines alimentaires est fréquente et conduit à des niveaux de contamination très importants pour les niveaux trophiques supérieurs.
L’arrivée de ces pesticides dans l’environnement marin et les perturbations qui peuvent en résulter on fait prendre conscience de la nécessité d’action de biosurveillance visant à évaluer les niveaux de contamination et permettant de dégager les tendances de l’évolution de la contamination et de l’état de santé des organismes qui y vivent . Plusieurs travaux ont reconnu leur effets délétères chez les organismes vivants qui n’étaient pas visés par le traitement phytosanitaire .
La diversité des molécules présentes dans le milieu rend difficile leur quantification par des méthodes chimiques. De même, bien que spécifiques et quantitatives, les seuls mesures chimiques ne permettent pas de conclure quant à la signification biologiques de la pollution du milieu, en effet la présence de produits de dégradation et de métabolites pour lesquels l’analyse est généralement beaucoup plus délicate, voir même impossible pour certains, pose le problème de l’évaluation de la contamination réelle de l’environnement.
Dans ce contexte, l’utilisation de mesure relative à la réponse du système biologique appelé biomarqueur est de plus en plus répondue.
Définition du stress oxydatif
Le stress oxydatif a été défini par Halliwell (1987), comme la production d’espèces réactives de l’oxygène et est synonyme de dommage. Pour Sies (1997), c’est un déséquilibre entre les systèmes prooxydants et antioxydants en faveur des premiers, et sources d’effets toxiques potentiels. Tandis Favier (1997, 2006) et Grandjean (2005), ont défini le stress oxydatif comme est l’état dans lequel les réactions prooxydantes dépassent les capacités antioxydantes d’un tissu ou d’un organisme, il résulte un déséquilibre du taux : antioxydants/prooxydants.
Selon les points de vue actuels, le stress oxydant peut être défini comme étant un déséquilibre entre la production et l’élimination des métabolites réactifs de l’oxygène et du nitrogène en faveur de leur production conduisant à des dommages potentiels.
Espèces réactives de l’oxygène
Les espèces réactives de l’oxygène (ERO) « de l’anglais Reactive Oxygen Species (ROS) sont des dérivés de l’oxygène dont certains électrons se trouvent dans un état énergétique excité, donc très réactionnel. En plus de l’oxygène, certaines ERO contiennent également un atome d’azote et sont aussi appelées espèces réactives de l’azote (ERN) « de l’anglais Reactive Nitrogen Species avec pour premier maillon le radical monoxyde d’azote (NO). En réalité les ERN sont un sous-groupe des ERO, puisque le monoxyde d’azote contient déjà l’atome d’oxygène, que la formation des dérivés du NO dépend de la présence de l’oxygène et que les ERN contiennent tous un ou plusieurs atomes d’oxygène, la nomination d’espèces réactives de l’oxygène et de l’azote «Reactive Nitrogen Oxygen Species (RNOS)» peut être aussi utilisée pour désigner l’ensemble des ERO et ERN .
Les ERO sont des molécules réactives produites dans les cellules vivantes au cours des processus vitaux normaux, elles sont générées dans la plupart des compartiments cellulaires . Les ERO se composent à la fois de radicaux libres et des formes non radicalaires .
Table des matières
Introduction
Première partie : Synthèse bibliographique
I. Pollution marine
I.1. Eaux usées
I.2. Métaux lourds
I.3. Hydrocarbures
I.4. Pesticides
I.4.1. Définition
I.4.2. Composition des pesticides
I.4.3. Classification
I.4.3.1. Premier système de classification
I.4.3.2. Deuxième système de classification
I.4.3.2.1. Organochlorés
I.4.3.2.2. Organophosphorés
I.4.3.2.3. Carbamates
I.4.3.2.4. Pyréthrinoïdes
I.4.4 Utilisation des pesticides en Algérie
I.4.5. Impact des pesticides sur le milieu marin
II. Stress oxydatif et biomarqueurs
II.1. Définition du stress oxydatif
II.2. Espèces réactives de l’oxygène
II.3. Principales sources d’espèces réactives de l’oxygène
II.3.1. Sources endogènes
II.3.1.1 NAD(P)H oxydase
II.3.1.2. Xanthine oxydase
II.3.1.3. Enzymes de la voie de l’acide arachidonique
II.3.1.4. Mitochondrie
II.3.1.5. Peroxysome
II.3.1.6. Réticulum endoplasmique lisse
II.3.1.7. Lysosome
II.3.1.8. Noyau
II.3.2. Sources exogènes
II.4. Rôle physiologique des espèces réactives de l’oxygène
II.5. Défenses physiologiques contre le stress oxydatif
II.5.1. Définition d’un biomarqueur
II.5.2. Biomarqueurs de défense
II.5.2.1. Ethoxyrésorufine -O- dééthylase
II.5.2.2. Superoxyde dismutase
II.5.2.3. Catalase
II.5.2.4. Glutathion -S transférase
II.5.2.5. Glutathion peroxydase
II.5.2.6. Glutathion
II.5.2.7. Acide lipoïque
II.5.2.8. Métallothionéine
II.5.3. Biomarqueurs de dommage
II.5.3.1. Acétylcholinestérase
II.5.3.2. Peroxydation lipidique
II.5.4. Approche multibiomarqueur
III. Présentation de l’espèce Paracentrotus lividus
III.1. Position systématique
III.2. Synonymie et noms vernaculaires
III.3. Distribution géographique
III.4. Caractères morphologiques
III.4.1. Morphologie externe
III.4.2. Morphologie interne
III.5. Respiration
III.6. Régime alimentaire
III.7. Déplacement
III.8. Écologie
III.9. Reproduction
III.10. Croissance et prédation
III.11. Intérêt économique
Deuxième partie : Biosurveillance de la pollution des eaux côtières du golfe d’Annaba
Chapitre I : Evaluation du niveau trophique par le dosage des paramètres physicochimique
I.1.Matériel et Méthodes
I.1.1. Présentation du site d’étude
I.1.2. Localisation des stations d’échantillonnage
I.1.2.1. Station S.1
I.1.2.2. Station S.2
I.1.2.3. Station S.3
I.1.3. Paramètres météorologiques
I.1.4. Mesure des paramètres physicochimiques de l’eau de mer
I.1.4.1. Paramètres mesurés in situ
I.1.4.2. Paramètres dosés au laboratoire
I.1.4.2.1. Azote ammoniacal
I.1.4.2.2.Nitrite
I.1.4.2.3.Nitrate
I.1.4.2.4. Orthophosphate
I.1.5. Niveau trophique
I.1.6. Analyse statistique
I.2.Résultats
I.2.1. Paramètres mesurés in situ
I.2.1.1. Température
I.2.1.2. Potentiel d’hydrogène
I.2.1.3 Salinité
I.2.1.4. Oxygéné dissous
I.2.1.5. Turbidité
I.2.2. Paramètres dosés au laboratoire
I.2.2.1. Azote ammoniacal
I.2.2.2. Nitrite
I.2.2.3. Nitrate
I.2.2.4. Orthophosphate
I.2.3. Niveau trophique
I.2.4. Analyse statistique
I.3. Discussion
I.3.1. Paramètres mesurés in situ
I.3.2. Paramètres dosés au laboratoire
I.3.3. Niveau trophique
Chapitre II : Détermination de la qualité écotoxicologique par le dosage des pesticides
II.1. Matériel et Méthodes
II. 1.1.Présentation du site d’étude
II. 1.2.Prélèvement des échantillons d’eau mer
II.1.3. Préparation des échantillons
II.1.4. Dosage des pesticides
II.1.4.1. Diuron
II.1.4.2. Atrazine
II.1.4.3. Nonylphénol
II.1.4.4. Glyphosate
II.1.5. Détermination du risque quotient
II.1.6. Analyse statistique
II.2.Résultats
II.2.1. Pesticides
II.2.1.1. Diuron
II.2.1.2. Atrazine
II.2.1.3. Nonylphénol
II.2.1.4. Glyphosate
II.2.2. Risque quotient
II.2.3. Analyse statistique
II.3. Discussion
II.3.1. Pesticides
II.3.2. Risque quotient
Chapitre III : Evaluation du niveau de la pollution par le dosage des biomarqueurs
III.1. Matériel et méthodes
III.1.1. Description du site d’étude
III.1.2. Matériel biologique
III.1.3. Détermination des indices physiologiques
III.1.4. Dosage des biomarqueurs
III.1.4.1. Préparation des surnageants
III.1.4.2. Protéines
III.1.4.3. Glutathion réduit
III.1.4.4. Glutathion -S Transférase
III.1.4.5. Catalase
III.1.4.6. Acétylcholinestérase
III.1.4.7. Malondialdéhyde
III.1.4.8. Métallothionéine
III. 1.5. Détermination du niveau de pollution
III.1.6. Analyse statistique
III.2. Résultats
III.2.1. Indices physiologiques
III.2.1.1. Indice de condition
III.2.1.2. Indice gonadique
III.2.2. Biomarqueurs
III.2.2.1. Glutathion réduit
III.2.2.2. Glutathion -S Transférase
III.2.2.3. Catalase
III.2.2.4. Acétylcholinestérase
III.2.2.5. Malondialdéhyde
III.2.2.6. Métallothionéine
III.2.3. Niveau de pollution
III.2.4. Analyse statistique
III.2.4.1.Variation intersaisons et interstations des paramètres biotiques
III.2.4.2. Analyse en composantes principales
III.2.4.2.1.Variation intersaisons des paramètres biotique et abiotique
III.2.4.2.2. Variation interstations des paramètres biotique et abiotique
III.2.4.3.Classification ascendante hiérarchique de la variation intersaisons et interstations
III.3. Discussion
III.3.1. Indices physiologiques
III.3.2. Biomarqueurs
III.3.3. Niveau de pollution
Conclusion et perspectives
Références bibliographiques
Annexes
