Measurement of a pollution biomarker for freshwater fish. Assesment and optimisation
Mesure d'un biomarqueur de pollution chez des poissons d'eau douce. Validation et optimisation
Résumé
Biological assessment is useful in addition to conventional chemical analyses to monitor the water quality. Biochemical markers are early warning systems of the exposition of aquatic organisms to pollutants. Among them, the measurement of the fish EROD induction enables the detection of PAHs, PCBs and dioxines. The biomarker was used as a fitted tool in numerous limited field studies. Yet, in a large scale biomonitoring perspective, it is necessary to determine baseline values in sentinel fish species as well as to precisely quantify the biotic and abiotic sources of variability. Cyprinids were thus sampled in the Rhône river watershed in low polluted and in polluted areas. Reference baseline EROD activities were calculated for three species : barbel, chub and gudgeon. The data from the polluted sites were related to contamination and female sexual maturity. In the same way, laboratory experiments provided information on the effect of the level of the inducer, the influence of the sexual maturity as well as the sensitivity and reversibility of the EROD induction. The immunodetection of the cytochrome P450 1A protein provided better assessment of results where an inhibition effect could have occurred. With all results, a classification of the EROD levels was proposed through statistical analysis of the EROD distributional properties. Both measurement and interpretation of the EROD biomarker are then mature enough to begin a normalisation procedure in a biomonitoring perspective.
La mesure de variables biologiques est complémentaire des analyses chimiques pour l'évaluation de la qualité de l'eau. En particulier, les biomarqueurs biochimiques permettent une détection précoce de l'exposition et de la réponse d'organismes aquatiques à des polluants. Par exemple, l'induction de l'activité enzymatique EROD chez le poisson est liée à la présence de HAP, PCB et dioxines. Ce biomarqueur est couramment utilisé pour des évaluations ponctuelles mais une utilisation en routine et à grande échelle (bassin fluvial) rend indispensable l'obtention de valeurs témoins (de référence) chez des espèces sentinelles, ainsi que la quantification la plus précise possible des facteurs de variabilité tant chimiques que naturels. Nous avons donc réalisé une large collecte de données sur des cyprinidés du bassin du Rhône afin d'étudier des relations entre les informations chimiques et biologiques (dont l'EROD) relatives à des rivières polluées ou non. Les résultats obtenus permettent d'avancer des valeurs de référence pour l'activité EROD de trois espèces : barbeau, chevaine et goujon. Des situations perturbées (sites sur la Saône et le Rhône) ont aussi été étudiées et interprétées en liaison avec la pollution et les facteurs naturels de variabilité de la réponse EROD (maturité sexuelle notamment). En parallèle, des expériences de laboratoire ont permis d'étudier et de quantifier l'influence de la dose de l'inducteur et de la maturité sexuelle ainsi que la sensibilité et la réversibilité de l'induction de l'EROD. La détection complémentaire du cytochrome P450 1A par une méthode immunochimique a par ailleurs permis d'améliorer le diagnostic dans certaines situations de terrain ou de laboratoire, où des phénomènes d'inhibition de l'activité étaient possibles. L'ensemble de ces résultats permettent de proposer, sur des critères statistiques, des classes d'induction de l'activité EROD pour les espèces de cyprinidés étudiées. La mesure de ce biomarqueur ainsi que l'interprétation des niveaux observés ont désormais une maturité suffisante pour s'engager dans une phase de normalisation de la mesure pour une utilisation dans des réseaux de suivi de la qualité des écosystèmes aquatiques.