Persistance et bioaccumulation des polluants organiques dans l'écosystème marin
Les composés organiques lipophiles (HAP, PCB et dioxines) sont des polluants persistants largement distribués dans les océans. Ce sont par définition des substances qui possèdent une grande stabilité dans le sédiment, l'eau et les organismes marins. Ils parcourent des distances importantes, transportés par les courants, l'air et les animaux migrateurs. Ils sont aussi véhiculés à travers la chaîne alimentaire, atteignant parfois des niveaux de concentrations élevés chez les prédateurs, situés en bout de chaîne. En dehors des aspects spectaculaires d'une pollution pétrolière accidentelle, leurs effets peuvent être insidieux à long terme et difficiles à établir car le nombre des composés toxiques est conséquent.
L'élimination de ces composés (xénobiotiques) par les organismes vivants dépend des procédés de métabolisation et d'excrétion. Ils sont dits persistants lorsque la métabolisation ou l'excrétion est incomplète. Les causes d'élimination inefficace des xénobiotiques varient suivant les espèces et les différents groupes d'organismes (invertébrés ou vertébrés marins). Certains composés sont donc persistants chez certaines espèces et non chez d'autres. De nombreux hydrocarbures sont plus persistants chez les invertébrés marins que chez les vertébrés. L'accumulation de ces molécules chimiques et leur persistance dans les tissus lipidiques (bioaccumulation) dépendent de facteurs(température, hydrologie, géochimie du milieu). La distribution des xénobiotiques dans les tissus est aussi dépendante de leur concentration dans le milieu, de leur hydrophobicité, de la taille et de la
structure chimique de la molécule, ainsi que des capacités métaboliques de chaque espèce.
Les composés organiques HAP et PCB
Les organismes sont en contact permanent avec de multiples molécules organiques entrant dans les cycles vitaux ou bien qui leur sont étrangères. Parmi les xénobiotiques les plus répandus dans l'environnement les PCB et HAP sont les plus étudiés. Leurs propriétés chimiques leur confèrent une relative stabilité et leur permet de pénétrer dans les cycles biologiques.
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)
Les composés aromatiques de type HAP sont présents dans les pétroles, charbons, schistes bitumineux et autres types de sédiments. Ils sont formés au cours de la lente maturation de la matière organique dans le milieu sédimentaire. Les HAP sont aussi le produit de pyrolyse ou de combustion incomplète de la matière organique et sont dispersés dans l'atmosphère par adsorption sur les particules atmosphériques. Dans le milieu marin, leur principale origine est anthropogénique : déchets provenant
des activités industrielles et urbaines acheminés par les pluies et les eaux de lessivage, fuites accidentelles à partir de puits de pétroles ou de plates-formes de forages, dégazage de pétroliers...
Il convient aussi de ne pas oublier les combustions naturelles de matières organiques ou les infiltrations à partir de la croûte terrestre. Certains organismes procaryotes marins peuvent aussi synthétiser les HAP mais leur apport reste minime. Moins biodégradables que les autres hydrocarbures, les HAP subsistent plus longtemps dans le milieu marin et sont également les plus toxiques !
Les polychlorobiphényls (PCB)
Les PCB sont des molécules de synthèse peu solubles dans l'eau et chimiquement très stables, d'où leur forte rémanence (elles ne se dégradent pas) dans le milieu marin. Leurs propriétés physiques et chimiques présentent des caractéristiques très utiles aux applications industrielles, mais leur toxicité et leur rémanence ont fait
réglementer leur usage. Ces molécules peu ou pas métabolisables en fonction de leur halogénation (nombre de molécules de chlore) ont largement contaminé les écosystèmes aquatiques sur toute la surface du globe.
Les HAP et PCB inducteurs d'EROD et promoteurs tumoraux
Les HAP et les PCB peuvent causer directement ou indirectement des cancers chez les animaux exposés. Ils sont classés parmi les cancérigènes indirects car ils deviennent toxiques après une activation métabolique. Les produits chimiques cancérigènes sont métabolisés au niveau des hépatocytes (cellules du foie), par les mécanismes enzymatiques de détoxification. L'EROD fait partie du système de détoxification monooxygénase comme nous l'avons déjà vu. Elle catalyse la transformation de ces molécules liposolubles en composés hydrosolubles pouvant être excrétés. Plus les PCB ou HAP sont en concentrations élevées dans le milieu marin, plus ils sont nombreux à pénétrer dans le poisson et plus ils activent son système de défense, c'est-à-dire l'induction de l'EROD.
Mais au cours des réactions de biotransformation des molécules chimiques, une fraction échappe à la détoxification et génère des métabolites. Certains métabolites vont se lier à l'ADN (acide désoxyribonucléique formant le code génétique) et aux protéines cellulaires pour former des adduits sur l'ADN. Ces adduits provoquent des
mutations, à l'origine de la formation de tumeurs.
Un environnement chimique altéré par des concentrations élevées de PCB ou HAP risque d'entraîner pour les organismes vivants des lésions dans leur génome (cf adduits) pouvant conduire à la mutagenèse voir même à la cancérogenèse.
