Développement d indicateurs biologiques pour évaluer les effets de la contamination chimique dans la cadre de la convention OSPAR Thierry Burgeot Ifremer, laboratoire d écotoxicologie, Ifremer Nantes www.ifremer.fr Séminaire ONEMA 10-12 mars 2010: Journée micropolluants Aquatiques
Contexte milieu marin : convention OSPAR Structuration internationale de la surveillance Chimique et biologiques Convention pour la protection du milieu marin de l Atlantique Nord-Est : Convention OSPAR Commission d Oslo et de Paris 22.09.1992 Programme coordonné de surveillance continue OSPAR: CEMP: Co-ordinated Environmental Monitoring Programme (Accord OSPAR 2006) Programme conjoint d évaluation et de surveillance OSPAR(JAMP: Joint assessment comportant les contributions nationales des pays co-signataires monitoring programme) 2
Contexte milieu marin: convention OSPAR Objectifs du CEMP: 1 - Produire des données comparables dans toute la zone maritime OSPAR 2 - Répondre aux questions du JAMP (Joint Assessment Monitoring Programme) a) Teneurs et les effets des substances prioritaires? b) Problèmes émergeants dus à la présence de substances dangereuses? 3
Contexte: effets biologiques des contaminants chimiques en Atlantique Nord-Est OSPAR JAMP Joint Assessment Monitoring Prog CEMP Coordinated Environmental Monitoring Programme - Directives guides - Assurance qualité -Critères d évaluation CIEM Conseil international pour l exploration de la mer Groupes d experts - Effets biologiques des contaminants chimiques Chimie Biologie Base de données QUASIMEME BEQUALM - Obligatoires - Volontaires - Contaminants chimiques Ateliers Validation d outils DCSMM 4
Contexte: Enjeu stratégique majeur milieu marin La Directive «Stratégie pour le Milieu Marin», pilier environnemental de la politique marine européenne. Atteindre le bon état environnemental en 2020 5
Contexte: Limites physiques et réglementaires de la DCSMM UNCLOS: Convention des nations unies 6
Objectifs : Développement des biomarqueurs et bioessais en surveillance Valider les méthodologies sur des sites ateliers de la façade Atlantique Alimenter la base de données surveillance du CIEM Définir des critères d évaluation : - Niveaux de base (espèces/sites). - Assurance qualité et méthodes de référence Intégrer les biomarqueurs et bioessais dans le DCSMM Développer de nouveaux biomarqueurs et bioessais Produire tous les dix ans un rapport sur la qualité de l Atlantique Nord-Est 7
Démarche OSPAR: Surveillance des effets biologiques des contaminants chimiques JAMP Groupe d experts CIEM Intercalibrations Méthodes de référence Assurance qualité -BEQUALM -Critères d évaluation -Niveaux de base -Indices composites (IBR, FDI) Documents guides pour les biomarqueurs et bioessais (OSPAR 2007) Contaminations accidentelle et chronique 8
JAMP Guidelines for Contaminant-Specific Biological Effects (OSPAR Agreement 2008-09) 1 1 1. Introduction...4 2. Purposes...4 3. Quantitative objectives...4 3.1 Exploratory sampling...5 3.2 Areas of concern...5 3.3 Detection of change...5 4. Sampling strategy...5 5. Quality assurance...5 Technical Annex 1: Metal-specific biological effects monitoring...6 1. Sampling strategy...7 2. Sampling locations...7 3. Methods to be used...8 3.1 Biological indicators of metal exposure...8 3.2 Evidence for deleterious effects...9 4. Temporal trend monitoring...9 5. Field sampling and sampling equipment...9 6. Storage and pre-treatment of samples...10 7. Analytical procedures...10 7.1 Metallothionein...10 δ-amino levulinic acid dehydratase inhibition in blood (ALA-D)...11 7.3 Oxidative stress...12 8. Reporting requirements...12 8.1 Contaminants...12 8.2 Biological effects measurements...12 8.3 Supporting parameters...12 9. References...13 Technical Annex 2: PAH-specific biological effects monitoring...14 1. Sampling strategy...14 2. Sampling locations...15 3. Methods to be used...15 3.1 Cytochrome P4501A...15 3.2 DNA adducts...15 3.3 PAH metabolites...15 3.4 Liver pathology...15 3.5 Macroscopic liver neoplasms...15 4. Temporal trend monitoring...15 5. Field sampling and sampling equipment...15 6. Storage of samples...18 7. Analytical procedures...18 7.1 Cytochrome P4501A activity...18 7.2 Bulky DNA adducts...19 7.3 PAH metabolites in bile...19 7.4 Histopathology...19 T h i l i d i 2007 Thi t l t 2003 10 ( dditi f Technical Annex 3: TBT-specific biological effects monitoring 1. Sampling strategy 2. Sampling locations 2.1 Monitoring around point sources 2.2 Monitoring shipping lanes 2.3 Regional TBT survey 3. Methods to be used 4. Temporal trend monitoring 5. Field sampling and sampling equipment 5.1 Intertidal species 5.2 Offshore species 6. Storage of samples 7. Determination of imposex and intersex 7.1 Methodology 7.2 Quality assurance 8. Determination of organotins 8.1 Methodology 8.2 Quality assurance 9. Reporting requirements 9.1 Contaminants 9.2 Biological effects measurements 9.3 Supporting parameters Technical Annex 4: Estrogen-specific biological monitoring 1. Introduction 2. Sampling strategy 3. Sampling locations 4. Methods to be used 4.1 Bile estrogenicity 4.2 Vtg induction 4.3 Gonadal intersex 5. Temporal trend monitoring 6. Field sampling and sampling equipment 7. Storage and pre-treatment of samples 8. Analytical procedures 9. Quality assurance 9
Assurance qualité (BEQUALM) Biomarqueurs Poisson: - Cytochrome P450 (EROD) - Adduits à l ADN - Stabilité lysosomale - Vitellogénine - Métallothionéines -ALA-D -AChE - Pathologies externes et lésions hépatiques Bioessais Eau Tisbe battagliai, Acartia tonsa Skeletonema costatum Sédiment : Corophium volutator, Arenicola marina Invertébrés: -Imposex - Stabilité lysosomale Moule - http://www.bequalm.org/ 10
IMPOSEX : Premier biomarqueur obligatoire en surveillance de l Atlantique Nord (CEMP) Nucella lapillus Evolution des 6 stades de VDS ( Vas deference Sequence: canal entre prostate et pénis M.Huet, 2004) Assessment Nucella Nassarius Buccinum Neptunea Littorina class VDSI VDSI VDSI VDSI ISI A < 0.3 < 0.3 < 0.3 < 0.3 < 0.3 B 0.3 - <2.0 0.3 - <2.0 C 2.0 < 4.0 0.3 < 2.0 0.3 < 2.0 2.0-4.0 D 4.0-5.0 2.0-3.5 2.0-3.5 4.0 ^ 0.3 - < 0.5 E >5.0 > 3.5 > 3.5 0.5-1.2 F - > 1.2 Status: The six classes scheme of assessment criteria for imposex and intersex in five species of prosobranch gastropods (Table 10.3.) have been prepared and agreed during the technical TBT workshop, 6-7 November 2003 The Hague. OSPAR has agreed on these provisional assessment criteria in 2004 (OSPAR 2004b). 11
Biomarqueur EROD: premier biomarqueur normalisé Afnor 12
Validation sur sites ateliers (2008-2010 ICON: Integrated assessment of contaminant impacts on the North Sea) Comité scientifique Université d Oslo, Norvège Deltares, Hollande CEFAS, Angleterre IOE, Espagne vti/foe, Allemagne FRS, Ecosse Ifremer, France 13
Effets biologiques en estuaire de Seine: site atelier OSPAR (Burgeot et al., 1999) 14
Programme de validation ICON: Poissons, moules Chimie Organisme Indices physiologiques Réponse globale Organisme Réponse subcellulaire Cd, Ag, Pb Cu, Zn Index de condition LSI, GSI Pathologies internes EROD/CYP1A Métabolites PAH Organochlorés Succès de reproduction Pathologies externes Intersex Vitellogénine Stabilité lysosomale BFR Adduits à l ADN Composés fluorés AChE Micronuclei Test comète Métalothionéines ALA-D 15
Pollutions accidentelles ICES Journal of marine Science 16
Pollution chronique: Guide Méthodologique : Pathologies de poissons effets «globaux» long terme Limanda limanda Platichthys flesus 17
Programmes OSPAR et MEDPOL HARMONISATION OSPAR (Atlantique Nord-Est) MEDPOL (Méditerranée) - Organismes: Poissons, moules, gastéropodes - Organismes: Moules (en cages) - Index intégrateur: IBR, FDI - Validation AQ: Guide méthodologique AQ BEQUALM Critères d évaluation Programme pilote ICON - Biomarqueurs: EROD, Adduits ADN, MT, Stabilité lysosomale, Métabolites HAP, VTG, ALA-D, AChE, Imposex, Pathologies externes, pathologies du foie - Index intégrateur: stress syndrome - Validation AQ: MEDPOL- RAMOGE -Biomarqueurs: Stabilité lysosomale, Catalase, GSH, Metalothionéine, AChE, Stress on stress, Scope for growth, Micronuclei, dommages ADN - Bioessais: eau et sédiment 18
Perspectives Maintenir une structuration de la contribution française (Universités, CNRS et Ifremer) en lien avec le CIEM-OSPAR Reconnaître l importance du volet validation méthodologique Recherche Validation méthodologique Surveillance Développer de nouveaux biomarqueurs et la validation méthodologique sur des sites ateliers de la façade Atlantique et Méditerranée Définir des critères d évaluation : niveaux de base (espèces/sites). Participer à la démarche d assurance qualité (BEQUALM) Harmoniser les méthodologies entre Atlantique (OSPAR) et Méditerranée (MEDPOL) pour l acquisition de séries à long terme Intégrer les biomarqueurs et bioessais dans le DCSMM, DCE & risque chimique 19
Merci pour votre attention 20