Contamination des milieux aquatiques

Contamination des milieux aquatiques

La pollution marine
Selon la définition donnée par le GESAMP (Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection) dans le cas particulier de l’environnement marin, le terme de pollution désigne l’introduction directe ou indirecte, par l’homme, de substances ou d’énergie dans le milieu marin (incluant les estuaires) lorsqu’elle a, ou peut avoir, des effets nuisibles. Le terme de polluant est donc associé à l’apparition dans le milieu d’effets délétères (dommages sur les ressources vivantes, sur les activités marines comme la pêche, sur la qualité de l’eau et toute autre activité reliée) et qui exerce une influence perturbatrice sur l’environnement marin.

Les pesticides
Les pesticides sont des substances, des matières ou des micro-organismes destinés à enrayer, détruire, amoindrir ou attirer les parasites au sens large, c’est-à-dire en fait les organismes indésirables considérés comme nuisibles. Ils sont principalement utilisés en agriculture dans le but d’éliminer des mauvaises herbes (herbicides) et de lutter contre les insectes nuisibles (insecticides) ou le développement de champignons pathogènes (fongicides) (Giroux, 2004). Ils sont également utilisés pour le désherbage urbain (voies de communication) et domestique (protection d’ouvrages en bois ainsi que des matières textiles).

Transport des pesticides dans l’environnement marin
Les pesticides employés pour lutter contre les organIsmes nuisibles peuvent se retrouver dans l’environnement marin où ils risquent alors d’engendrer une contamination ponctuelle ou diffuse. Cette pollution diffuse semble être la source dominante d’apport de pesticides vers les eaux de surface et souterraines (Gilliom et al., 2006). Celle-ci peut être associée à plusieurs mécanismes de transport qui permettent aux pesticides de quitter la parcelle agricole et de se retrouver dans l’environnement marin. Les deux principaux mécanismes de transport des pesticides vers les eaux de surface et souterraines sont le ruissellement (pesticides sous forme dissoute ou lié à des particules de sols) et le lessivage. Les caractéristiques physicochimiques propres à chacun des pesticides – telles la persistance, l’adsorption, la pression de vapeur et la solubilité du pesticide – influencent sa tendance à quitter la parcelle. Les caractéristiques du sol et de la nappe d’eau souterraine, les précipitations et les méthodes d’application jouent également un rôle important sur les pertes de pesticides par ruissellement et lessivage. Le drainage du surplus d’eau qui s’infiltre dans les sols agricoles par les canaux de drainage souterrain entraîne aussi les pesticides vers les eaux de surface (Tellier, 2006).

Les pesticides peuvent aussi être transportés par l’air où lors de l’application les gouttelettes de pesticides dérivent et peuvent se retrouver à l’ extérieur de la parcelle et, de ce fait, retomber dans l’environnement marin. Ils peuvent également se retrouver dans l’air sous forme de vapeurs, un phénomène appelé la volatilisation. En effet, après l’application de certains pesticides, ceux-ci sont libérés sous forme de gaz ou adhèrent à des particules comme les poussières. Par la suite, ces résidus de pesticides sous forme gazeuse peuvent être soustraits de l’ atmosphère par condensation et retourner dans l’ eau ou sur le sol par l’effet des précipitations ou par le dépôt de fines particules solides (Environnement Canada, 2001).

Une fois dispersés dans l’environnement, certains pesticides peuvent être dégradés par la lumière ou les micro-organismes, tandis que d’autres persistent et peuvent s’accumuler ou se transformer en d’autres contaminants parfois plus à risque que le produit d’origine (Comité permanent de l’environnement et du développement durable, 2000).

Situation des pesticides dans l’estuaire du Saint-Laurent 

L’ estuaire du Saint-Laurent (ESL) comprend de nombreuses zones côtières qui sont d’importantes aires de nourriture et de reproduction pour les espèces marines résidentes. Cependant, il reçoit régulièrement des entrées de pesticides provenant des rivières tributaires et des Grands Lacs, résultant du drainage des sols agricoles. Depuis 2002, Pèches et Océans Canada et l’ARLA (Santé Canada) évaluent les impacts des pesticides sur l’ensemble des milieux aquatiques du Canada. Des études écotoxicologiques ont été menées à l’IML et visaient à déterminer la nature, les concentrations et les effets potentiels des pesticides présents dans l’estuaire du Saint-Laurent. Les prélèvements d’échantillons d’eau ont été effectués le long de la rive sud de l’ estuaire du Saint-Laurent pendant plusieurs périodes estivales (2002 2006). Les échantillons étaient analysés pour déterminer la présence de 64 pesticides utilisant des méthodes analytiques permettant de détecter ces composés à des concentrations aqueuses supérieures à 10-30 ng/L.

Parallèlement, l’évaluation de la qualité chimique des eaux du fleuve Saint-Laurent a été réalisée par le Ministère du Développement Durable, de l’Environnement et des Parcs (MDDEP). En 1992, ce dernier instaure un programme de suivi environnemental des pesticides portant sur la culture du maïs (Giroux, 2002). De manière générale, les récents résultats (en 2002, 2003 et 2004) montrent que plusieurs pesticides sont souvent présents en même temps dans l’eau et que parmi les 60 pesticides et produits de dégradation analysés, 31 à 36 ont été détectés dans l’eau des rivières à l’étude (Giroux et al., 2006). Par rapport au bilan des années 1992 à 2001 (Giroux, 2002), les herbicides (notamment l’ atrazine) sont encore les produits détectés le plus souvent dans les rivières retenues pour le suivi à long terme de la contamination. Quoique l’ atrazine soit encore parmi les produits les plus utilisés au Québec et qu’elle soit toujours détectée dans 100 % des échantillons prélevés dans les rivières échantillonnées, sa concentration moyenne est significativement plus faible qu’au début du programme d’échantillonnage en 1992 . Cette baisse est cohérente avec la diminution de l’utilisation rapportée dans les bilans de ventes. (Giroux et al., 2006).

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Par ailleurs au cours des dernières années, l’utilisation croissante du glyphosate fait que ce produit est apparu dans l’eau des rivières. En effet en 1999, le glyphosate devient l’herbicide utilisé sur les plus grandes superficies au Québec. Bien que le glyphosate soit utilisé dans différentes cultures et non seulement dans le maïs et le soya, l’ augmentation notée du glyphosate est, entre autres, liée à l’utilisation des variétés de maïs et de soya transgéniques résistantes au glyphosate (Giroux, 2002). Puisqu’on les mesure seulement depuis quelques années, il n’est pas encore possible de faire une analyse des tendances temporelles pour la présence de ces produits dans l’ eau. Toutefois, leur détection dans l’eau constitue en elle-même une tendance à la hausse des concentrations (Giroux et al., 2006).

Herbicides sélectionnés pour le projet 

Les deux pesticides sélectionnés pour cette étude sont l’atrazine et le glyphosate car leur utilisation dans l’agriculture au Québec est fortement répandue; ces deux composés sont également une des priorités majeures pour l’ ARLA puique peu de données sur les effets des organismes marins sont disponibles. Bien que sa concentration se trouve en dessous de la limite de détection « 0.8 ng/L) dans les rivières tributaires du Saint-Laurent (Michel Leboeuf, chercheur scientifique, DSOE, Comm. Pers.), le glyphosate est le pesticide le plus utilisé depuis les années 2000 sur tout le territoire canadien, il représente Il % des ingrédients actifs totaux (Tellier, 2006). En revanche l’atrazine est souvent détectée (à des niveaux faibles) dans la région de l’estuaire du Saint Laurent (49 IlglL avec son produit de dégradation déséthyl-atrazine, 227 Ilg/L _ Île-Verte) (Couillard et al., 2006).

Atrazine: utilisation et propriétés principales
L’atrazine (2-chloro-4-éthylamino-6-isopropyl-amino-l ,3,5-triazine) est un herbicide de synthèse appartenant à la classe des triazines (figure 3). Disponible commercialement depuis 1958 (Eisler, 1989), elle est actuellement utilisée dans plus de 80 pays à travers le monde (Hayes et al., 2002) et est le pesticide le plus utilisé dans l’agriculture en Amérique du Nord (DeNoyelles et al., 1982; Solomon et al., 1996; Bejarano et Chandler, 2003). Alors que dans certains pays Européens, la substance atrazine est interdite d ‘utilisation (ex: France depuis 2001; Brignon et Gouzy, 2007), au Canada elle est toujours utilisée, essentiellement pour combattre les mauvaises herbes dicotylédones et les graminées majoritairement dans le maïs, lequel est principalement cultivé dans l’écozone des plaines à forêts mixtes de l’Ontario et du Québec (ARLA, 2007). Son usage est cependant limité puisqu’elle résulte d’une surveillance accrue et a subi notamment plusieurs réévaluations depuis 1988 par l’ ARLA. Un des résultats de cette surveillance a contribué à réduire les doses d’ application (de 4,5 kg m.a./ha à tout au plus 1,5 kg m.a./ha pour le maïs) et à supprimer certains profils d’emploi (c’est-à-dire les utilisations industrielles et résidentielles) (ARLA, 2007).

L’atrazine est une substance cristalline blanche qui est vendue sous une variété de noms commerciaux. Elle est modérément soluble dans l’eau (33 mg/L à 27 OC) mais soluble dans plusieurs solvants organiques (acétone, méthanol) (Eisler, 1989). Dans l’eau, l’atrazine est dégradée par action microbienne aérobie et par hydrolyse, en ses résidus principaux, soit en ordre décroissant la déséthyl-atrazine, la diaminochloro atrazine, la déisopropyl-atrazine ainsi que l’hydroxy-atrazine (USEPA, 2002). Dans les systèmes estuariens ou marins, l’atrazine s’est révélée non persistante à modérément persistante (TD 50 = 3 à 120 jours) (ARLA, 2007). Les estuaires sont des zones particulièrement vulnérables à la pollution puisqu’ils reçoivent les contaminants des régions agricoles en amont et sont donc susceptibles d’être contaminés par l’atrazine (De Lorenzo et al., 2001).

Glyphosate: utilisation et propriétés principales
Le glyphosate (N-(phosphonomethyl)glycine) est un herbicide organophosphoré non sélectif et systémique. C’est le premier désherbant et actuellement le pesticide le plus vendu au Canada (Tellier, 2006). Il est utilisé en grande quantité dans les plantations forestières, pour le désherbage et la préparation du sol en vue de l’ensemencement de nouvelles cultures et également comme défoliant pour des cultures comme le blé, l’orge, les légumes, etc … (Giroux, 2004). Il est aussi employé comme désherbant domestique et urbain. Il est vendu principalement sous le nom de Roundup puisque le glyphosate n’est réellement que la matière active du produit.

Table des matières

Chapitre 1 : Problématique
1.1. Contamination des milieux aquatiques
1.1 .1 . La pollution marine
1.1.2. Les pesticides
1.1.3. Transport des pesticides dans l’ environnement marin
1.2. Situation des pesticides dans l’estuaire du Saint-Laurent
1.3. Herbicides sélectionnés pour le projet
1.3.1. Atrazine : utilisation et propriétés principales
1.3.2. Glyphosate : utilisation et propriétés principales
1.4. Toxicité des herbicides vis-à-vis des organismes aquatiques
1.4.1. Effets reportés de l’ atrazine
1.4.2. Effets reportés du glyphosate
Chapitre 2 : Justifications des choix méthodologiques
2.1. Perturbateurs endocriniens
2.2. Intersexe
2.3. Notion de biomarqueurs
2.3.1. Biomarqueurs : définition
2.3.2. Vitellogénine : biomarqueur de la féminisation chez les poissons
2.3.3. Spiggin : biomarqueur spécifique des épinoches
2.4. Organisme de l’étude: l’épinoche à trois-épines
Chapitre 3 : Objectifs & hypothèses
3.1. Objectif principal
3.2. Objectifs spécifiques
3.3. Hypothèses principales
Chapitre 4 : Article: « Effects of chronic exposures to the herbicides atrazine and glyphosate on larvae of the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus) »
Chapitre 5 : Discussion générale & Perspectives futures

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