Invertébrés aquatiques

3.4 Accumulation de xénobiotiques dans le corps des Cladocères

Les xénobiotiques affectent les invertébrés aquatiques soit par toxicité directe de substances toxiques dissoutes, soit sous forme d’aliments contaminés. Les effets peuvent être immédiats ou retardés, se manifestant par des dommages aux liens métaboliques dans l’organisme, ou par des liens tératogènes, perturbateurs ou discoordinateurs dans le réseau biocénotique naturel. À de faibles concentrations de xénobiotiques, les Cladocères continuent de vivre et de se reproduire, mais sont moins prolifiques. Des concentrations élevées de xénobiotiques provoquent la mort ou diminuent la durée de vie. Ils perturbent également les processus d’adaptation naturels. En général, ils ont des effets de grande portée au niveau de l’espèce, de la population et des niveaux biocénotiques.

De nombreuses expériences ont montré une diminution de la durée de vie et de la fécondité en présence de substances toxiques. Beklemishev (1924) a noté la nécessité de prendre en compte le taux de pénétration des toxiques à travers les téguments. Il a observé que lorsque les cladocères sont placés dans une solution toxique, ils se comportent d’abord de la manière habituelle (« comme si de rien n’était »), puis ils manifestent des signes d’anxiété, font des secousses désespérées, s’enfoncent au fond et y font des mouvements occasionnels, puis tout mouvement s’arrête et enfin le cœur s’arrête. Une pollution excessive peut tuer toute vie animale ou, à des concentrations plus faibles, tuer sélectivement des espèces animales ou inhiber certaines fonctions vitales ou interrelations.

Ici, l’accent est mis sur les études démontrant comment les produits chimiques étrangers sont impliqués dans leur métabolisme ou sont transformés par les Cladocères, et comment les produits chimiques ou les facteurs excessifs altèrent des fonctions particulières ou des liens métaboliques. En conséquence, les mesures de la dose létale, les caractéristiques quantitatives de fécondité ou la durée de vie ne sont généralement pas citées ici.

Il a été démontré que la bioconcentration augmentait à des températures plus élevées en référence au dichlorodiphényldichloroéthylène (DDE): de 314% lorsque la température est passée de 5 à 25 ° C, évidemment en raison de battements plus élevés des membres thoraciques, et encore plus à température fluctuante (Nawaz et Kirk, 1996). Certaines substances peuvent ne pas s’accumuler de manière homogène dans tout le corps du cladocère, mais préférentiellement s’accumuler dans certains organes ou tissus.

Les données suivantes ont été obtenues pour des éléments particuliers.

L’arsenic (As) s’accumule dans le corps de D. magna principalement à partir de sources alimentaires. L’arsenic des algues alimentaires est accumulé par Moina principalement sous forme d’arsenic non méthylé et moins sous forme de composés d’arsenic diméthylique (Maeda et al., 1990, 1992Maeda et coll., 1990Maeda et coll., 1992). En 7 jours, Moina s’est accumulée de 76 à 111 µg As/g DW (Maeda et al., 1990). Folt (2005) a constaté que les daphnies accumulent de l’As et du Hg, les niveaux accumulés par les Daphnies étant 2 à 3 fois plus élevés que ceux des copépodes. La bioaccumulation de l’arsenic est indépendante de la teneur en P dans l’organisme, mais elle était plus faible lorsque les algues alimentaires étaient limitées en P (et en contenaient davantage) (Miao et al., 2012). L’efflux de Sa se faisait principalement par excrétion – 51 -60,6 de la perte totale, moins par égestion (7,9-11,9–), par mue (3,6–4%). Environ 24,7 à 29,8– ont été transférés sur des embryons.

Le cadmium (Cd) prélevé dans la solution est concentré dans l’exosquelette de D. magna (Carney et al., 1986). La distribution interne du 109Cd (cadmium-109) a été déterminée par autoradiographie sur l’animal entier (Munger et al., 1999); il s’est principalement accumulé dans les diverticules de l’intestin, qui sont des sites d’absorption des nutriments et de Ca. Cd accumulé par Moina (Yamamura et al., 1983) était principalement lié à des protéines de faible poids moléculaire (un mélange de deux isoprotéines). Il a également été montré qu’il était absorbé à la surface des carapaces de D. magna et de Ceriodaphnia dubia (Robinson et al., 2003). Des différences entre les daphnies, les Ceriodaphnies et les Moina ont été trouvées dans l’accumulation et l’efflux de Cd (Tan et Wang, 2011). La teneur en Cd de l’holopedium prélevé dans les lacs naturels du Canada variait de 0,9 à 31 µg/g (Yan et al., 1990). Bodar et coll. (1990a) ont déterminé que D. magna peut accumuler environ 115 ng de Cd/mg de DW/24 h et développer une résistance au Cd en une seule génération. De plus, les concentrations létales de Cd diffèrent selon les clones de D. magna. Lors de l’exposition au Cd, D. magna réagit en réduisant son efficacité d’assimilation du Cd et son ingestion; de plus, des métallothionéines se forment dans son corps pendant la détoxification (Guan et Wang, 2004a). Les juvéniles de D. magna obtiennent deux fois plus de Cd dans l’eau que dans les algues (Chlorella) (Barata et al., 2002a, bBarata et coll., 2002aBarata et coll., 2002b). Les cèpes intestinaux sont les principaux sites d’ingestion de Cd et de Ca. D. la sensibilité du magna au Cd augmente après l’irradiation par un champ électromagnétique de faible intensité de portée millimétrique (Gapochka et al., 2012). D. magna peut accumuler du Cd sur plusieurs générations et récupérer ses paramètres biologiques dans de l’eau sans Cd sur une ou deux générations (Guan et Wang, 2006); par conséquent, ils ont un fort potentiel de récupération après contamination au Cd. La Cd a un effet cumulatif chez les générations suivantes de M. macrocopa (Gama-Flores et al., 2014).

Césium (Cs). Dans une solution de 137Cs (césium 137), D. magna accumule du Cs radioactif: le coefficient d’accumulation atteint 84 au jour 5, mais diminue à la mue et avec la libération des juvéniles (Nilov, 1983).

Fluor (F). D. magna accumule des substances perfluoroalkyles, des protéines présentes dans la solution externe à 10-20 mg / L suppriment la bioaccumulation, mais améliorent la bioaccumulation à 1 mg / L (Xia et al., 2013).

On pense que le plomb (Pb) s’est accumulé dans les coquilles, probablement « principalement passivement » (Holm-Jensen, 1948), dans les coquilles de D. magna « probablement par échange » de Ca2+ contre Pb2+.

Manganèse (Mn). Le facteur de concentration en Mn de D. magna est de 65 et l’absorption maximale est atteinte après 8 h d’exposition malgré l’excrétion active (Kwassnik et al., 1978).

Mercure (Hg). Plus de Hg accumulé dans le D. magna à partir de la chlorelle qu’il consomme sous forme de méthylmercure CH3HgCl que sous forme de chlorure mercurique HgCl2 (Boudou et Ribeyre, 1981; Boudou et al., 1983). Après 48 h d’exposition au méthylmercure (dans les aliments), la concentration en Hg de D. magna est d’environ 440 ng/g. Le facteur de bioconcentration de HgCl2 par Ceriodaphnia affinis atteint 2000 à la vingtième génération (7,2 µg/g de poids sec) (Gremiachikh et Tomilina, 2010).

Neptunium (Np). Le neptunium est concentré par D. magna à 40 µg/g en 48 h lorsqu’il est présent dans le milieu à une concentration de 1,23 µg/mL (Poston et al., 1990).

Le nickel (Ni) est principalement accumulé dans D. magna dans la carapace, l’intestin et l’hémolymphe (Hall, 1982). D. magna exposé au Ni en solution l’accumule dans la génération F1 à une concentration supérieure à 18 fois celle des témoins non traités; à une concentration de Ni allant jusqu’à 42 µg / L, la teneur en glycogène dans l’organisme diminue sensiblement (Pane et al., 2004). Lorsqu’il est nourri avec des algues contaminées au Ni, D. magna peut accumuler jusqu’à 72 µg Ni/g de poids sec (Evens et al., 2009). Le Ca et le Mg réduisent la toxicité du Ni, mais le Na n’a aucun effet (Deleebeeck et al., 2008). Selon Vandenbrouck et al. (2009, p. 18), chez D. magna Ni affecte les classes de gènes fonctionnels qui sont « impliquées dans différents processus métaboliques (principalement des processus liés aux protéines et à la chitine), le renouvellement cuticulaire, le transport et la transduction du signal. »

Silicium (Si). Un total de 2,8 % DW de silicium a été rapporté dans un échantillon de D. pulex (Birge et Juday, 1922).

Argent (Ag). L’argent est connu pour être très toxique pour les cladocères (Rodgers et al., 1997), bien que la présence de matière organique atténue cet effet (Glover et al., 2005b). Ag est incorporé dans D. magna, et non simplement adsorbé sur sa surface (Bianchini et al., 2002a; Bianchini et Wood, 2003a; bBianchini et Wood, 2003aBianchini et Wood, 2003b). L’accumulation d’Ag par les nouveau-nés est plus élevée en présence de sulfure. La toxicité aiguë de l’Ag chez D. magna est proportionnelle à l’absorption de Na+ dans l’organisme entier (Bianchini et al., 2002b). Bianchini et Wood (2003a) ont déterminé que l’Ag provoque une perturbation de la régulation ionique entraînant une diminution des niveaux de concentration de Na dans l’ensemble du corps en raison de l’inhibition de l’absorption de Na+; en revanche, la concentration de Cl- dans l’ensemble du corps n’est pas affectée. L’exposition à l’AgNO3 entraîne également l’inhibition de l’adénosine triphosphatase Na +, K+-dépendante (Na +, K +-ATPase), conséquence directe de l’accumulation d’Ag dans le corps. L’inhibition de l’absorption de Na+ par une exposition chronique à l’Ag s’explique par l’inhibition des canaux Na+ au niveau de la membrane  » branchiale  » apicale (Bianchini et Wood, 2003b).

L’Ag ou le Cu transmis par l’alimentation (contenus dans des algues cultivées dans des milieux contaminés par des métaux) ne contribue pas plus à la survie ou à la reproduction de Ceriodaphnia dubia que les métaux d’origine hydrique équivalents (Kolts et al., 2009). Dans une solution d’AgNO3, D. magna accumule de l’Ag dans leurs branchies et leur tube digestif, mais l’accumulation est deux fois plus élevée en présence de sulfure (Bianchini et al., 2005). Ce dernier fait s’explique par la présence d’Ag lié au sulfure dans le tube digestif. Le transfert dans de l’eau propre pendant 5 h entraîne une diminution significative de la concentration en Ag dans tous les compartiments du corps. Dans une solution d’AgNO3, D. magna peut accumuler c. 11 ng Ag/mg WW en 24 h (Glover et al., 2005b).

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