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Dynamique de la prise en charge et de la détoxication de métaux (Cd, Cu, Zn) chez la perchaude (Perca flavescens).

Kraemer, Lisa D. (2006). Dynamique de la prise en charge et de la détoxication de métaux (Cd, Cu, Zn) chez la perchaude (Perca flavescens). Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 245 p.

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Résumé

La perchaude (Perca flavescens) est une espèce du poisson qui est souvent retrouvée non seulement dans des lacs de référence, mais également dans les lacs contaminés en métaux. Cette espèce de poisson représente ainsi un bon modèle pour étudier la bioaccumulation de métaux in situ. Les objectifs de cette thèse étaient d'examiner la dynamique d'accumulation et d'élimination de métaux (Cd, Cu et Zn) chez la perchaude sur le terrain. Cette dynamique a été suivie suite à des changements brusques du régime d'exposition (c.-à-d., par des études de transplantation) et de façon saisonnière chez les perchaudes indigènes dans leurs lacs d'origine. De plus, la bioréactivité des métaux accumulés a été examinée en suivant l'accumulation des métaux au niveau subcellulaire. On a également examiné l'importance relative de la nourriture et de l'eau ambiante comme sources de Cd pour la perchaude, en utilisant des expériences menées sur le terrain. Un modèle cinétique de bioaccumulation a été alors développé pour examiner l'accumulation de Cd chez les populations de perchaudes indigènes. Afin d'examiner comment les concentrations en métal changeraient chez la perchaude suivant un changement brusque de leur régime d'exposition, des poissons ont été transplantés d'un lac de référence (Lac Opasatica) vers un lac contaminé (Lac Dufault) pour examiner la dynamique de la prise en charge en métal, et du Lac Dufault au Lac Opasatica pour examiner la dynamique d'élimination en métal. Les résultats de ces expériences ont suggéré que la perchaude contrôle ses concentrations internes de Cd, Cu et Zn différemment. Par exemple, les concentrations du Cd ont augmenté dans tous les organes étudiés (les branchies, le tractus gastro-intestinal, le foie et le rein) dans l'expérience de prise en charge, et pendant l'expérience d'élimination, peu de perte de ce métal s'est produite dans le foie et le rein. Par contre, il y avait peu changement des concentrations en Zn chez les poissons transplantés, malgré des concentrations en Zn²⁺ beaucoup plus élevées dans le lac Dufault, suggérant que l'accumulation de ce métal soit fortement régulée par la perchaude. D'autre part, les concentrations en Cu ont augmenté dans le foie des poissons transplantés pendant l'expérience de la prise en charge, et elles ont rapidement diminué pendant l'expérience d'élimination, suggérant que l'élimination accrue soit une stratégie importante employée par la perchaude pour contrôler des concentrations accumulées de ce métal. Un examen des variations saisonnières de Cd et de Cu a indiqué que ces métaux ont changé de manière significative dans le foie pendant une période de quatre mois (de mai à août), mais seulement chez les poissons avec des concentrations hépatiques élevées de ces deux métaux. Au niveau subcellulaire, les résultats des expériences de transplantation ont indiqué que la majorité du Cd et du Cu accumulés dans le foie était associée à la fraction des protéines stables à la chaleur (c.-à-d., contenant de la métallothionéine), suggérant qu'une grande partie du Cd et du Cu bioaccumulés ait été détoxiquée. Cependant, il y avait une certaine accumulation de ces métaux dans les fractions « potentiellement sensibles » aux métaux (des organelles et des protéines dénaturées à la chaleur), suggérant que la désintoxication ait été inachevée. Dans l'étude examinant les variations saisonnières, on a également observé que les concentrations en Cd et en Cu étaient plus élevées et légèrement plus variables dans les fractions « potentiellement sensibles » chez les poissons des lacs contaminés. Afin d'examiner l'importance relative de la nourriture et de l'eau comme sources de Cd pour la perchaude, on a de nouveau utilisé une approche de transplantation. Dans cette expérience, des perchaudes provenant du lac Opasatica ont été maintenues dans des cages pendant 30 jours dans un lac de référence (Opasatica) ou un lac contaminé au Cd (Dufault), et des proies étaient offertes (zooplancton) aux poissons dans chaque lac, créant ainsi quatre régimes d'exposition : eau de référence et nourriture de référence (référence); eau de référence et nourriture contaminée (Cd alimentaire seulement); eau contaminée, nourriture de référence (Cd aqueux seulement); et eau contaminée plus nourriture contaminée (Cd alimentaire + Cd aqueux). Les résultats de cette expérience ont montré que le foie et le tractus gastro-intestinal sont influencés par le Cd aqueux et alimentaire, tandis que le rein et les branchies ne sont influencés que par le Cd aqueux. Dans la section finale de cette thèse, on a utilisé des données d'expériences de transplantation pour développer un modèle de bioaccumulation hépatique de Cd qui tient compte de l'accumulation du Cd à partir de l'eau et de la nourriture. Après avoir estimé les valeurs de divers paramètres du modèle, on a utilisé le modèle pour calculer l'importance relative du Cd alimentaire et du Cd aqueux comme sources du métal pour la perchaude juvénile vivant dans les lacs différant dans leurs niveaux de contamination en Cd. Dans les lacs les plus contaminés en Cd ([Cd²⁺] > 0,7 nM), le modèle prédisait assez bien la concentration en Cd hépatique en ne tenant compte que de la concentration ambiante en Cd²⁺ aqueux. Cependant, dans les lacs moins contaminés, la modélisation basée uniquement sur l'eau comme source du Cd sous-estimait la concentration en Cd hépatique, suggérant que dans de tels lacs le Cd présent dans la nourriture contribue plus significativement à la bioaccumulation. Dans une perspective d'évaluation de risque, ces résultats impliquent que dans les lacs les plus contaminés, où la perchaude risque d'être davantage vulnérable, la bioaccumulation du Cd peut être prédite à partir de la concentration de Cd²⁺ dans l'eau, sans tenir compte de la contribution apportée par la nourriture.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Campbell, Peter G.C.
Co-directeurs de mémoire/thèse: Hare, Landis
Mots-clés libres: détoxication; métaux; métal; cadmium; cuivre; zinc; perchaude; poisson; transplantation; Perca flavescens
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 05 déc. 2013 14:42
Dernière modification: 20 nov. 2015 19:53
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1795

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