Bioaccumulation

Définition

La bioaccumulation est un processus par lequel certaines substances endogènes ou exogènes, présentes en faible quantité, voient leur concentration augmenter dans un organe, un organisme, une chaîne alimentaire (ou trophique), un écosystème.

Chaîne de bioaccumulation de l'acide domoïque :

La bioaccumulation peut concerner une phycotoxine d'algues et diatomées contenant de l'acide domoïque, un composé chimique (comme le DDT), un élément chimique (comme le plomb), un isotope (environ 90 Sr, le strontium radioactif -90) ou des particules particulièrement petites (appelées nanoparticules). Les bioaccumulations se produisent principalement avec des substances qui ont une longue demi-vie biologique, ce qui signifie qu'elles ne sont ni rapidement biodégradées ni converties ni rapidement excrétées.

Explications

Le terme bioaccumulation est utilisé à la fois pour le processus d'accumulation et pour la désignation de l'état instantané ou d'équilibre atteint.

Dans la bioaccumulation, on a l'habitude de distinguer : ce qui flotte (essentiellement le plancton), ce qui nage (ce sont surtout les poissons qu'on appelle "ronds" par opposition aux poissons plats, et les poissons cartilagineux, autrement dit, les requins, les roussettes et les raies), et enfin ce qui vit sur le fond de la mer; on distingue, outre les plantes (algues et phanérogames), les coquillages et crustacés, et enfin les poissons plats, tous regroupés sous l'appellation de benthos. En face de cela, il y a les "polluants", naturels et d'origines synthétiques, en nombre quasi-illimité.

Certaines des substances issues des pollutions chimiques présentent la particularité d'être lipophiles, elles "aiment" les graisses. Cette propriété peut avoir des effets très pervers... c'est la bioaccumulation. Les molécules lipophiles (et donc liposolubles) transitent dans le milieu naturel, puis s'accumulent dans les graisses animales. Une fois qu'elles ont été intégrées dans la chaîne trophique, on remarque que les animaux de chaque échelon, chaque niveau trophique, accumulent les molécules des échelons inférieurs qu'ils consomment dans le réseau trophique. Les quantités concentrées par chaque individu augmentent donc au fur et à mesure de ses consommations et croissent en remontant la chaîne alimentaire. Chez les prédateurs carnassiers, les substances accumulées sont telles qu'elles intoxiquent les organismes à petit feu...

La bioaccumulation est donc l'accumulation progressive des quantités de substances nocives dans les organismes en montant dans les réseaux trophiques (les chaînes alimentaires). Dans le milieu aquatique, ce sont les carnassiers (saumons, truites, etc.) qui, étant au sommet de la chaîne, concentrent ces substances. Les molécules circulent alors dans le biotope, dans les nappes, puis dans les réseaux trophiques à travers le monde. De cette manière, les quantités d'herbicides présents dans l'organisme des poissons prédateurs peuvent être jusqu'à 75 000 fois plus élevées que dans l'eau.

La bioaccumulation est synonyme de la bioconcentration.

Bioaccumulateurs

Les bioaccumulateurs sont des organismes qui ont la capacité d'accumuler des substances liées à l'environnement dans lequel ils vivent. La mesure des concentrations de substances toxiques au sein d'un organisme peut être utilisée pour déterminer le niveau de contamination atteint dans le temps par l'écosystème (air, eau, sol), et peut être considérée comme un outil fondamental pour formuler des critères de qualité des ressources naturelles. Un accumulateur doit avoir une capacité d'accumulation et une tolérance élevées vis-à-vis des polluants auxquels il est soumis et peut apporter des réponses qui peuvent aussi avoir une signification historique.

Quelques détails

Les scientifiques ont constaté que des poissons de l'Antarctique (de l'espèce Trematonnus sp.) vivant à 200 m de profondeur, concentrent des insecticides. Ils sont ensuite mangés par les phoques qui concentrent à leur tour les substances toxiques, puis les phoques sont mangés par les ours blancs, déjà menacés par la disparition de la banquise...

Il y a biopersistance dans la chaîne alimentaire. Par ailleurs, la biotransformation peut fortement modifier la bioaccumulation de produits chimiques dans un organisme. Une lutte contre la bioaccumulation peut passer par la bioépuration d'un écosystème, par exemple par phytoremédiation dans un milieu humide. Lorsque le niveau de toxiques augmente dans la chaîne alimentaire, il y a bioamplification.

L'Ifremer a déjà mené un programme pluri-annuel concernant le devenir des "eaux d'égouts" dans le milieu marin : Il s'agissait d'étudier le devenir d'un mètre cube d'eau d'égout "standard" dans le milieu marin, ici supposé restreint à la colonne d'eau. Ce programme a eu un tel succès que de nombreuses communes qui rejetaient leurs déchets en mer en arguant du fameux "pouvoir auto-épurateur de la mer", se sont mises à construire des stations d'épuration, et de favoriser la surveillance des plages (de baignades ou dédiées à la conchyliculture) par la DDASS (Direction Départementale des Affaires Sanitaires et Sociales). Ce problème une fois "résolu", il a fallu s'intéresser au devenir des autres polluants dans le milieu marin, c'est-à-dire : les métaux lourds, les hydrocarbures et les pesticides, pour ne considérer que les grandes familles de "polluants de synthèse". Les métaux lourds engendrent, chez les vertébrés du moins, la formation de métallothionéine, protéine synthétisée par l'animal infecté, et qui lui permet de "résister". Les pesticides sont des grosses molécules qui possèdent la faculté de pouvoir se refermer sur la "cible" une fois celle-ci piégée. Mais ces molécules se dégradent assez lentement, ce qui pose évidemment problème. Quand aux polychlorobiphényles et aux dioxines, il s'agit de noyaux benzéniques plus ou moins parsemés de chlore sur le pourtour, et presque indestructibles, même par hautes températures. A quoi s'ajoutait la famille des "polluants" déjà présents dans le milieu, mais ne se manifestant qu'en cas de prolifération excessive.

On désigne ici essentiellement les marées dites marées vertes, causées par une algue proliférante dans certaines conditions du milieu (l'ulve Ulva armoricana, appelée laitue de mer), et les eaux colorées (ce que les anglophones nomment red tide) et qui sont dues à des algues unicellulaires qui fabriquent des toxines, qui sont concentrées par les coquillages. La bioaccumulation, c'est la passerelle entre le milieu vivant et les polluants. Mais comme il existe beaucoup d'êtres vivants, même si on restreint l'étude aux seules espèces comestibles, et de l'autre côté, beaucoup de "polluants", on ne peut envisager de considérer toutes les passerelles ! On s'est donc limité à n'étudier la physiologie des polluants que chez un très petit nombre de "cibles": la moule est ici l'exemple le plus connu, transposé du "Mussel watch" américain; mais on surveille aussi les huîtres, très sensibles aux moindres modifications du milieu, les palourdes, mais pas tellement les coques en raison de leur "adaptation" aux pires conditions ! Les études en cours dans les laboratoire de Ifremer concernent les bio-essais, donc études toxicologiques (par modifications de la larve d'oursin), les effets de certains polluants sur les crabes et les araignées de mer, d'une part, et sur les poissons plats (du genre flets, plies ou carrelets) d'autre part.

En rapport avec "bioaccumulation"

• accumulation

  

  Une accumulation, en géologie ou hydrologie, est un processus signifiant le rassemblement de produits d'érosion ou d'abrasion, de sels, de sédiments, dans...

• concentration

  

  La concentration (géographique) est le regroupement de nombreux éléments au centre d'un même lieu.

• concentration molaire

  

  La concentration molaire (M ou c) d'une espèce chimique, ou molarité, est la quantité de moles d'un soluté par litre de solution.

• gradient de concentration

  

  En chimie, le gradient de concentration est le changement progressif de la concentration de solutés dans une solution en fonction de la distance à travers...