BIOTERA

Les métaux et les HAPs sont retrouvés en co-occurrence dans la plupart des sites et sols pollués, exposant ainsi les hommes et les écosystèmes à des mélanges très complexes de contaminants de natures chimiques très éloignées ayant des modes d’action différents et pouvant interagir entre eux, même à faibles doses. Or, l’évaluation des risques environnementaux liés aux mélanges repose sur les modèles d’additivité qui se basent d’une part, sur des substances ayant des modes d’action similaires et d’autres part, à partir de composés dont les effets ont été évalués indépendamment. Ces modèles ne tiennent pas compte des interactions possibles entre contaminants qui peuvent avoir lieu même à des doses inférieures aux seuils d’effet des substances isolées. Il est donc probable que les approches utilisées en évaluation des risques environnementaux (ERE) ne prédisent pas toujours correctement la toxicité réelle des mélanges de HAPs et de métaux vis-à-vis des organismes terrestres.

L’étude de la toxicité combinée des HAP et des métaux dans des mélanges complexes « réalistes » sur des organismes vivants est donc nécessaire pour identifier les interactions existantes entre ces deux familles de contaminants et pour comprendre les mécanismes d’action impliqués dans ces interactions. Ainsi, par une approche écotoxicologique, le projet BioTERA visait à acquérir des connaissances nouvelles i) sur les interactions entre les HAP (phénanthrène, le pyrène, benzo[a]pyrène) et les métaux (Pb, le Cd et le Cu) présents dans les sols à faibles doses ; ii) sur le comportement de ces contaminants en mélange vis-à-vis de leurs interactions avec les autres composants du sol ; iii) à évaluer la nécessité d’intégrer ces interactions complexes entre les HAP et les métaux dans les méthodes d’ERE, afin d’apprécier de manière plus réaliste les risques écotoxicologiques liés à la présence combinée de ces contaminants dans l’environnement.

Le projet BioTERA a exploré plusieurs axes d’étude permettant de mieux comprendre les interactions entre les HAP et les métaux, ainsi que leur impact sur les organismes terrestres.

1. Interactions entre HAP et métaux dans des matrices simples non contaminées : Cette phase visait à caractériser les interactions entre les HAPs et les métaux à partir de sols dopés en mélanges binaires et en mélanges plus complexes, à des concentrations se rapprochant de la réalité environnementale. 

2. Influence des propriétés physico-chimiques des sols : cette seconde phase visait à examiner l'impact de sols, présentant des caractéristiques physico-chimiques variées, dopés avec des mélanges de HAP et de métaux. 

3. Interactions dans des sols naturels pollués : Les effets écotoxiques de sols provenant de deux sites pollués par des métaux et HAP, caractérisés physico-chimiquement, ont été évalués.

4. Comparaison des données avec les modèles de prédiction des risques : Les résultats ont été confrontés aux modèles existants pour affiner les évaluations des risques écotoxicologiques, en tenant compte des HAP et des métaux présents.

L’étude de ces interactions a été réalisée au moyen d’une batterie d’essais biologiques (normalisés et démontrés comme étant fiables, robustes et faciles d’utilisation), incluant le Toxi-ChromoTestTM, le SOS-ChromoTestTM, la croissance et la reproduction de C. elegans, l’indice Oméga-3 chez les végétaux, ainsi que la survie et la croissance de C. aspersus. 

Les résultats du projet BioTERA ont révélé que des compétitions entre contaminants pouvaient exister, avec des effets rarement additifs. Les interactions sont principalement antagonistes (56%), mais les synergies ne sont pas négligeables (39%). Les interactions synergiques ont lieu notamment avec les mélanges de métaux qui sont non dégradables et souvent présents en fortes concentrations dans beaucoup de sites et sols pollués. Les résultats ont par ailleurs montré que les réponses sont variables selon l’organisme et le paramètre mesurés. Ainsi, ces résultats soulignent le fait que l’impact de mélanges de contaminants sur les écosystèmes terrestres peut difficilement être évalué sans effectuer des tests écotoxicologiques.

Application et valorisation :

Ce projet a mis en évidence pour la première fois les interactions existantes entre les HAP et les métaux, fréquemment co-présents dans les sites et sols pollués. Les résultats soulignent l’importance de considérer ces interactions dans les études d’ERE qui évaluent souvent les risques de manière additive supposant que chaque contaminant agit indépendamment. Sans analyse réelle via des bioindicateurs, il apparait difficile de statuer sur l’évolution des méthodes actuelles, risquant de sur ou sous-estimer le risque réel. Ces erreurs d’estimation pourraient engendrer des dérives dans la gestion des sites et sols pollués, affectant la réhabilitation et la prise de décision.

ADERA (coordinateur), BRGM, Univ BFC, ELISOL, TESORA

Début et fin de projet : Novembre 2020 à Mai 2023