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Impact de la pollution par le cadmium sur l'évolution de la population des moules bivales "mytilus galloprovincialis "

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par Sarah, Hamida BAAZIZ, BENGHODBANE
Université Badji Mokhtar Annaba Algérie - Master 2010
  

sommaire suivant

- Introduction .......................................................................... 01

- Matériel et méthodes ............................................................... 04

1. Présentation des sites ........................................................... 04

2. Présentation de l'espèce ......................................................... 04

2-1- présentation générale ......................................................... 05

2-2- classification classique ....................................................... 06

3. Collecte des échantillons ....................................................... 06

4. Dosage des protéines totales .................................................... 06

5. Dosage du Glutathion-S- Transférase ......................................... 07

6. Activité de l'Acétylcholinestérase ............................................. 07

7. Analyse statistique ................................................................. 07

- Résultats ............................................................................... 07

- Discussion ............................................................................. 11

- Conclusion .............................................................................. 13

- Résumé .................................................................................. 15

- Bibliographie

Introduction :

Les cotes sont depuis toujours le lieu privilégié d'installation des ports, des villes et des activités industrielles.la moitié de la population mondiale actuelle est localisée à moins de 50km des virages et il est de plus en plus question pour l'homme d'annexer cette partie du domaine marin en la domestiquant.

La pollution désigne une dégradation de l'environnement biophysique et humain par l'introduction de matières dites- polluants- non présentes en temps normal. Cette dégradation entraine une perturbation plus ou moins importante de l'écosystème. Bien qu'elle soit majoritairement d'origine humaine, elle peut également avoir pour cause un phénomène naturel comme une éruption volcanique.

La pollution peut avoir un impact très important sur l'écosystème comme en témoigne le réchauffement climatique qui bouleverse le climat de la terre et de son écosystème, entrainant l'apparition des maladies inconnues jusqu'alors dans certaines zones géographiques, des migrations de certaines espèces, voir leur extinction si elles ne peuvent s'adapter à leur nouvel environnement.

Curieusement l'eau « source de la vie », « don du ciel », ou « milieu vivant » a de tout temps été considéré comme le véhicule naturel des déchets domestiques et industriels. La qualité des hydrosystèmes s'est ainsi trouvée peu à peu altérée par la quantité et la diversité des polluants rejetés dans le milieu naturel. C'est pourquoi, l'un des problèmes majeurs de ce siècle est la préservation de la qualité de l'environnement face à la croissance industrielle exceptionnelles et à la pollution engendrée par le développement économique. Le rejet de substances d'origine naturelle ou de synthèse constitue l'un des plus importants facteurs de dégradation de la biosphère par l'homme.

Des quantités importantes de micropolluants sont rejetées dans l'environnement, induisant ainsi une contamination chronique d'un nombre croissant d'écosystème aquatique. Cette contamination provoque un stress chez des organismes bioindicateurs de pollution en altérant leurs capacités physiologiques et biochimiques à différents degrés. Ceci a permis la mise au point d'outils de biosurveillance écotoxicologique appelés biomarqueurs qui rendent compte des niveaux de pollution auxquels sont soumis ces bioindicateurs.

Dans le domaine de l'écologie, un biomarqueur permet de détecter la présence de polluant dans l'environnement et l'impact de certaine pratique. Ça peut être par exemple le nombre de poissons dans un lac, la quantité de lichens sur les arbres d'une forêt ou la couleur du pelage des animaux.

La ville d'Annaba est un important pôle industriel, touristique et économique installé sur la côte Est algérienne. Les multiples pollutions qui découlent d'une telle activité humaine et industrielle ont pour point de convergence le milieu marin. Ces dernières années, la biosurveillance des eaux du golf d'Annaba reposait essentiellement sur l'évaluation des concentrations de polluants dans l'eau et les sédiments mais aussi dans les tissus des organismes. Des travaux antérieurs ont mis en évidence l'importance des complexes industriels dans l'émission de divers rejets dans l'atmosphère et dans l'eau du golfe d'Annaba (Semadi et Druelle, 1993). De plus, divers métaux lourds ont été détectés dans les sédiments mais également dans les tissus des moules bivalves.

Le cadmium est un métal lourd qui ne semble pas biologiquement essentiel ou bénéfique au métabolisme des êtres vivants. Mais il est toutefois impliqué dans les changements du métabolisme mitochondrial, la perméabilité membranaire et l'inhibition de la phosphorylation oxydative et de la synthèse des protéines. Du fait de sa cytotoxicité, sa génotoxicité, son potentiel de bioaccumulation et sa persistance, ce xénobiotique est placé dans la liste noire de la plupart des conventions internationales de pollution.

La présence du cadmium dans le milieu aquatique a un impact sur ses organismes, mais sa toxicité diffère selon l'espèce et la concentration. Il ne présente pas de toxicité aigüe pour les organismes marins à des concentrations susceptibles d'être rencontrées dans le milieu. Au niveau sublétal, des concentrations de 0.05 à 1.2ug/l peuvent provoquer des effets physiologiques pour les larves de crustacés (respiration, stimulation enzymatique) et des inhibitions de croissance pour les phytoplanctons. En effet, la présence des concentrations élevées qui sont estimées à l'ordre de 3.3 - 25mg/l, les mollusques peuvent s'isoler du milieu ambiant en fermant leurs valves. Par conséquent, le stress survient quand l'isolement est rapide, mais tôt ou tard, la mort aura lieu.

Chez les crustacés exposés à des concentrations sublétales de 6.4ug/l, la fertilité peut être affectée par une malformation de la carapace qui gênerait la femelle pour effectuer sa ponte, alors que chez les poissons, le cadmium peut perturber l'équilibre ionique en altérant la perméabilité des membranes cellulaires.

Les recherches en génotoxicologie des milieux aquatiques se sont imposées dans les années 80suite aux observations suivantes: (i) des polluants génotoxiques, mutagènes et/ou cancérogènes sont persistants en milieu aquatique et (ii) les organismes aquatiques développent des cancers -poissons en milieu marin côtier et en eau douce et mollusques bivalves en milieu marin. Dans certains cas, l'hypothèse d'une origine chimique est avancée

mais elle reste difficile à étudier sur le terrain pour des raisons liées à l'échantillonnage.

Matériel et méthodes :

1) Présentation des sites :

Le golfe d'Annaba est situé au niveau du littoral Est Algérien, limité à l'Est par le cap Rosa (8° 15'E et 36° 58'N), et à l'Ouest par le cap Garde (7° 16'E et 36° 58' N), distant de 40 km (Fig. 1). Le site d'El Battah (36° 50'N- 8° 50'E) pris comme référence, est soumis à un régime hydrodynamique important. Le second site Sidi Salem (36° 50'N-7° 47'E), reçoit, par le biais de l'oued Seybouse, des déchets urbains en plus des rejets d'une zone industrielle spécialisée dans la production de fertilisants et de produits phytosanitaires (Fig. 1)

Figure 1 : Localisation des sites d'étude dans le golf d'Annaba (Nord-Est, Algérie) :

El Battah (1) et Sidi Salem (2).

2) Présentation de l'espèce :

Mytilus galloprovincialis (Lamarck, 1819) est un des « mytiloïdes » plus communément appelées moules sont des mollusques bivalves. Moule du méditerrané vit juste sous la surface d'eau fixé aux rochers dans la zone de balancement des marées. Consommé par les populations locales. C'est un organisme filtreur et sédentaire, se nourrissant de phytoplancton et de matières organiques en suspension. Ces espèces sont équivalves et très inéquilatérales, leurs formes allant du triangulaire au flabelliforme, dépourvues de dents de charnière. Les crochets se trouvent à l'extrémité antérieure. Le ligament est développé mais les muscles adducteurs sont vestigiaux.

Figure 2 : Chaire et coquille d'une moule (Mytilus galloprovincialis).

Figure 3 : Principaux éléments anatomiques interne de la moule.

Figure 4 : Mode de vie des moules.

2-1- Présentation générale : 

La moule comme tous les lamellibranches est caractérisée par :

· Une coquille bivalve allongée noire mesure de 6 à 8cm, permettant la sauvegarde de la muqueuse

· Un manteau (épiderme + derme) très développé qui est formé de 2 lames palléales enveloppant la totalité du corps

· Une cavité palléale délimitée par le manteau

· Deux muscles adducteurs permettant la fermeture de la coquille

· Des branchies baignant dans la cavité palléale

· Un byssus (faisceau de filaments) pour se fixer à un support

2-2- Classification classique :

Règne

Animalia

Embranchement

Mollusca

Classe

Bivalvia

Sous-classe

Pteriomorphia

Ordre

Mytiloida

Famille

Mytilidae

Genre

espèce

Mytilus

galloprovincialis

3) Collecte des échantillons :

L'échantillonnage de mytilus galloprovincialis a été réalisé mensuellement sur une période d'une année (janvier 2007 à décembre 2007) et d'une manière aléatoire à l'aide d'un engin

appelé cope, constitué d'une partie métallique et d'un filet à environ 1,20 m de profondeur dans l'eau au niveau de la couche superficielle du sédiment (5 cm). Les différents dosages ont été effectués sur une taille de classe de 27 #177; 1 mm, représentant la taille la plus abondante.

4) Dosage des protéines totales :

· Extraction des protéines :

L'extraction des protéines est réalisée suivant la technique de Shibko et al (1966), se fait à 4C° sous agitation pendant une nuit. L'homogénat est centrifugé à 4000tours/mn pendant 15minutes puis le surnageant est récupérée. Une fraction aliquote de 1000ul est destinée à la quantification des protéines selon la méthode de Bradford (1976).

La quantification des échantillons avant la lyophilisation a pour but de déterminer la concentration nécessaire à chaque dépôt de l'échantillon lors de l'électrophorèse.

Le dosage des protéines est effectué comme suit :

- Prendre 100ul du culot d'échantillon

- Rajouter 1ml d'H2O (ou de NaOH 0.1N)

- Passer au vortex et laisser un moment

- Prélever 100ul de ce mélange

- Ajouter 4ml de réactif au Bleu Brillant de Coomassie (BBC)

- Passer au vortex

- Lire l'absorbance à 595nm contre un blanc de gamme

5) Dosage du glutathion- S- transférase :

Le dosage de la GST est réalisé selon Habig et al. (1974). Les tissus, sont homogénéisés

dans 1 ml de tampon phosphate (0,1 M ; pH 6). L'homogénat est centrifugé à14000 tours/mn, pendant 30 mn et le dosage est effectué dans une fraction aliquote de 200ìl du surnageant additionné de 1,2 ml du mélange [CDNB (1-Chloro-2,4-dinitrobenzene) 1mM, GSH (Glutathion réduit) 5 mM] dans du tampon phosphate. Les absorbances sont lues à une longueur d'onde de 340 nm, toutes les minutes pendant 5 mn.

6) Activité de l'acétylcholinestérase :

L'activité spécifique de l'AChE a été déterminée selon la méthode d'Ellman et al. (1961). Les manteaux de Mytilus galloprovincialis sont homogénéisés dans 1 ml de solution détergente. Après centrifugation à5000 tours/mn, pendant 5mn, une fraction aliquote de 100ìl du surnageant est récupérée et additionnée à 100ìl de DTNB et 1 ml de tampon tris (0,1 M ; pH 7). Au bout de 3 à 5 mn de repos, 100ìl du substrat acétylthiocholine sont ajoutés. La lecture des absorbances est effectuée toutes les 4 mn pendant 20 mn à une longueur d'onde de 412nm

7) Analyse statistique :

Les données sont représentées par la moyenne plus ou moins l'écart-type (m #177; s). Les moyennes ont été comparées deux à deux par le test t de Student. Une analyse de la variance à deux critères de classification (site, mois) a été effectuée. Le seuil de signification est p< 0,05.

Résultats :

Activité spécifique de l'acétylcholinestérase :

La variation de l'AChE au sein des individus issus d'El Battah révèle une activité minimum de 0,47 #177; 0,14nM/mn/mg de protéines au mois d'octobre et une activité maximum de 5,62 #177; 0,13nM/mn/mg de protéines au mois de novembre (Tableau 1).

Par contre, au niveau du site de Sidi Salem l'activité minimale est de 0,11 #177; 0,01nM/mn/mg de protéines au mois de septembre et l'activité maximale est enregistrée au

mois de décembre avec une valeur de 3, 80 #177; 0,43nM/mn/mg de protéines. La comparaison des valeurs moyennes entre les deux sites révèle une inhibition significative

(p< 0,05) de l'activité de l'AChE chez les individus provenant de Sidi Salem comparativement à ceux d'El Battah. Ces différences ont été enregistrées au cours de

tous les mois durant l'automne, l'hiver et le printemps.

Mois

El Battah

Sidi Salem

P

Janvier

3,43 #177; 0,55

1,80 #177; 0,06

0,010**

Février

3,05 #177; 1,39

3,75 #177; 0,07

0,115

Mars

3,48 #177; 0,18

2,90 #177; 0,07

0,004**

Avril

4,25 #177; 0,22

1,07 #177; 0,07

0,000***

Mais

2,36 #177; 0,23

2,67 #177; 0,69

0,33

Juin

2,45 #177; 0,81

2,12 #177; 1,64

0,56

Juillet

3,07 #177; 0,43

3,09 #177; 1,12

0,966

Aout

1,85 #177; 0,61

0,78 #177; 0,47

0,016*

Septembre

0,75 #177; 0,54

0,11 #177; 0,01

0,085

Octobre

0,47 #177; 0,14

0,23 #177; 0,12

0,012*

Novembre

5,62 #177; 0,13

2,85 #177; 0,09

0,000***

Décembre

5,10 #177; 0,83

3,80 #177; 0,43

0,008**

Tableau 1 : Variation mensuelle de l'activité spécifique de l'acétylcholinestérase

(nM/mn/mg de protéines) au niveau du manteau de Mytilus galloprovincialis pêché dans

deux sites du golfe d'Annaba : El Battah et Sidi Salem au cours de l'année 2007

(m #177; s ; n = 4-6).

Ces résultats ont été confirmés par une analyse de la variance à deux critères de classifications où un effet site, un effet mois et une interaction site/mois hautement significatifs (p< 0,001) ont été observés (Tableau2).

Source de variation

ddl

SCE

CM

Fobs

P

Site

1

157,62

157,62

129,39

0,000***

Mois

11

256,8

23,35

19,16

0,000***

Interaction site/mois

11

115,31

10,48

8,6

0,000***

Erreur résiduelle

72

87,71

1,22

-

-

Total

95

617,43

-

-

-

Tableau 2 : Analyse de la variance à deux critères de classification (site, mois) de l'activité spécifique de l'acétylcholinestérase (nM/mn/mg de protéines) au niveau du manteau de Mytilus galloprovincialis pêché dans deux sites du golfe d'Annaba : El Battah et Sidi Salem au cours de l'année 2007 (m #177; s ; n = 4-6).

Activité spécifique de la glutathion S-transférase :

L'évaluation de l'activité spécifique de la GST montre au niveau du site d'El Battah une

valeur minimale de 1,22 #177; 0,84ìM/mn/mg de protéines au mois de juillet et une valeur

maximale de 5,34 #177; 0,25ìM/mn/mg de protéines au mois de juin (Tableau 3).

Mois

El Battah

Sidi Salem

P

Janvier

2,57 #177; 1,11

5,09 #177; 1,84

0,023*

Février

3,79 #177; 1,03

7,97 #177; 0,68

0,001***

Mars

3,00 #177; 0,67

5,39 #177; 0,70

0,000***

Avril

2,11 #177; 0,33

3,40 #177; 0,57

0,002**

Mai

4,66 #177; 0,16

6,35 #177; 0,58

0,007**

Juin

5,34 #177; 0,25

5,07 #177; 1,16

0,655

Juillet

1,22 #177; 0,84

1,30 #177; 0,19

0,868

Aout

3,96 #177; 0,75

5,00 #177; 0,97

0,003**

Septembre

2,24 #177; 0,70

3,33 #177; 1,16

0,072

Octobre

3,87 #177; 1,25 0,000***

12,31 #177; 1,61

0,000***

Novembre

3,58 #177; 0,57

6,75 #177; 2,35

0,035*

Décembre

3,90 #177; 1,05

6,62 #177; 1,09

0,001***

Tableau 3 : Variation mensuelle de l'activité spécifique de la glutathion Transférase (ìM/mn/mg de protéines) au niveau du manteau de Mytilus galloprovincialis pêché dans deux sites du golfe d'Annaba : El Battah et Sidi Salem au cours de l'année 2005 (m #177; s ; n = 4-6).

*: différence significative à p< 0,05;

**: différence très significative à p< 0,01;

***: différence hautement significative à p< 0,001

L'activité GST au niveau du site de Sidi Salem révèle un pic de 12,31 #177; 1,61 ìM/mn/mg

de protéines au mois d'octobre contre un minimum de 1,30 #177; 0,19 ìM/mn/mg de protéines au mois de juillet. Une comparaison des moyennes par le test t de Student révèle une augmentation très significative (p< 0,01) de l'activité GST chez les individus récoltés au niveau de Sidi Salem comparativement à ceux d'El Battah. Cette augmentation a été observée également durant les saisons automnale, hivernale et printanière, tandis qu'aucune différence significative n'a été enregistrée durant la saison estivale. Une ANOVA à deux critères de classification a montré un effet site, un effet mois et une interaction site/mois hautement significatifs (p< 0,001) (Tableau 4).

Source de variation

ddl

SCE

CM

Fobs

P

Site

1

4,476

4,476

10,68

0,002***

Mois

11

150,808

13,71

32,71

0,000***

Interaction Site/Mois

11

45,087

4,099

9,78

0,000***

Erreur résiduelle

72

30,178

0,419

-

-

Total

95

230,55

-

-

-

Tableau 4 : Analyse de la variance à deux critères de classification (site, mois) de l'activité spécifique de la glutathion S-transférase (ìM/mn/mg de protéines) au niveau du manteau de Mytilus galloprovincialis pêché dans deux sites du golfe d'Annaba : El Battah et Sidi Salem au cours de l'année 2005 (m #177; s ; n = 4-6).

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