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Écotoxicologie > Destin des contaminants (bioaccumulation, transfert trophique) > Flashcards

Destin des contaminants (bioaccumulation, transfert trophique) Flashcards

1
Q

Terres rares

A
  • lanthanides + Scandium and Yttrium
  • classées en légères, moyennes et lourdes
  • légères = + rayon atomique et ionique après décroissant
  • métaux lithophiles de classe A
  • trivalent 3+, forte affinité pour la matière organique
  • remplissement progressif de l’orbital 4f = propriété électromagnétiques, électriques et catalytique importantes
  • utilisation importante dans les appareils technologiques et numériques
  • consommation et production exponentielle
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Q

Terres rares comme traceurs environnementaux

A
  • abondance relative des terres rares dans la croûte terrestre est connue et conservée, mais est altérée par des processus biologiques, chimiques et anthropiques
  • anomalie anthropique = Gd
  • anomalie naturelle = Ce
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3
Q

Messages clés terres rares

A
  • Saint-Laurent est dominé par des apports naturels de terres rares liés à la géologie du bouclier
  • surveiller les effluents pour les rejets de Gd anthropique qui peuvent être accumulé par certains invertébrés
  • sédiments c’est le compartiment qui devrait le plus répondre à une contamination future mais cette réponse devrait diminuer le long de la chaîne trophique (biodilution)
  • accumulation n’est pas nécessairement un synonyme de toxicité, besoin d’études sur comment les différentes espèces gèrent l’accumulation de terres rares (fractionnement subcellulaire)
  • se bio accumule mais ne se bioamplifie pas
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4
Q

Formes de métaux dans les sédiments (biodisponibilité décroissante

A
  • dissoutes dans les eaux interstitielles
  • adsorbées (argiles, acides humiques, oxydes)
  • carbonates (minéraux et co-précipités)
  • adsorbées sur oxyhydroxydes de Fe et Mn
    (complexation de surface) ***
  • associées avec matière organique (vivante, détritique)***
  • sulfures métalliques
  • dans des matrices cristallines
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5
Q

Messages sur la spéciation dans l’eau

A

– différentes espèces chimiques se comportent différemment
– dominance d’une espèce dépend du pH, des anions en solution et du carbone organique dissous
– certaines espèces sont plus biodisponibles que d’autres
– souvent, on estime les concentrations d’espèces indirectement

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6
Q

Messages sur la spéciation dans les sols et sédiments

A
  • 0n utilise souvent l’extraction séquentielle, ce qui ne donne pas une espèce précise
  • la concentration associée à une fraction prédit mieux la bioaccumulation que la concentration totale dans les sédiments
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7
Q

Milieux intra et extracellulaires sont différents

A
  • pH
  • type
  • concentration ligands
  • [ligand]intracellulaire > [ligand] extra
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8
Q

Une substance peut traverser une membrane cellulaire par….

A

*Transport actif (requiert de l’énergie): pompe sodium/potassium
*Transport facilité en se liant à des protéines membranaires
*Transport facilité à travers des canaux membranaires: canaux calciques
*Diffusion passive à travers la couche bi-lipidique. *Phagocytose, pynocytose, endocytose
- pour un élément ou substance donnée, plusieurs transporteurs peuvent exister

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9
Q

Imitateurs d’anions essentiels : ex

A
  • toxicité exprimée pcq imitation incomplėte
  • l’ion arsénate imite imparfaitement l’ion phosphate et inhibe la synthèse de l’ATP dans la phosphorylation oxydative.
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10
Q

Imitateurs de cations essentiels : ex

A
  • Le Cd2+ entre par les canaux à Ca2+
  • Effet protecteur reconnu du Ca sur la toxicité du Cd
  • Compétition pour site d’entrée
  • “Transport accidentel”
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11
Q

Modèle du ligand biotique

A
  • prédire la prise en charge
  • incorpore la spéciation du métal en solution ainsi
    que les effets protecteurs de cations compétiteurs et de la matière organique pour prédire le degré de liaison du métal à une membrane biologique (ex. branchie de poisson) et la toxicité aigüe qui s’ensuit
  • si on connait l’ion libre, on peut connaitre combien va entrer dans les cellules
  • on doit connaître les compétiteurs
  • Cd2+ est un bon prédicateur, excepté à bas pH
  • meilleure prédiction lorsque la compétition du H+ est considérée
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12
Q

Importants modèle ligand biotique

A
  • MLB: modèle pas universel mais utile
    – Exemple d’exception
  • Mercure: Hg(0), HgCl2, Hg(OH)2
  • MLB offre un meilleur estimé de biodisponibilité que les approches traditionnelles basée sur le métal total dans l’eau (dissous + particulaire)
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13
Q

Trois classes de ligands sur la base de leur action physiologique

A
  • Type LE: effet bénéfique une fois le métal lié
  • Type LT: effet négatif (liaison inappropriée)
  • Type LI: ligand physiologiquement inerte
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14
Q

Exemples ligand Le

A
  • la molécule de chlorophylle ‘a’ et son atome de Mg
  • la molécule d’hémocyanine et ses atomes de Cu
  • activation d’une apoenzyme en holoenzyme par liaison avec un metal (apométaloenzyme)
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15
Q

Ligand type LT

A
  • liaison inappropriée
  • bloquage de groupements fonctionnels de
    biomolécules
  • déplacement des métaux essentiels de leurs sites chez les biomolécules
  • modification de la conformation (et donc l’activité) des biomolécules
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16
Q

Ligand type LI

A
  • réservoirs d’entreposage ou de stockage du métal (ex.: métallothionéine)
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17
Q

Métallothionéine (LI)

A
  • Régulation de la disponibilité des métaux essentiels Cu et Zn
  • Détoxification des métaux traces non essentiels
  • beaucoup de groupement thiols donc affinité pour les métaux classe B
  • Codé génétiquement
  • Forte teneur en cystéines
  • Très forte association métal-groupe thiol (peut lier beaucoup de métaux
  • Thermostable
  • Réactivité: échanges inter-moléculaires
    rapides entre MT et autres ligands cytosoliques
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18
Q

Phytochélatine (LI)

A
  • Chezlesplanteset
    les champignons
  • Activation allostérique d’une synthase par un métal (répond très rapidement)
  • peptide de détoxication des plantes
19
Q

Métaux responsables du déclin des forêts

A
  • Déclin de certaines forêts en Amérique et Europe
  • Pollution atmosphérique
  • Ici, lien direct entre stress métallique (concentration de phytochélatines) et survie des arbres
  • phytochélatine comme indicateur du stress
20
Q

Ligands intracellulaires d’évidés à la détoxication métallique

A

GRANULE
- Différents types: A, B, C, D
- Rôles:
* Réserve
* Séquestration * Excrétion
- Chez les invertébrés et les vertébrés!
GRANULE – CAS DU Hg
Granules insolubles de Se et de Hg (complexe HgSe)
- dans foie et cerveau

21
Q

Homogénéisation et séparation

A
  • Défi: briser toutes les cellules pour libérer les fractions, sans briser les fractions
  • Séparer chaque fraction ‘intacte’ sans qu’il y ait de chevauchement entre fraction
    – Deux outils principaux
  • Centrifugation et chauffage
    Détoxication:
    -Protéines thermostables
    -Granules
    Sensibles:
    -Protéines thermosensibles
    -Mitochondries
    -Microsomes/lysosomes
22
Q

Messages spéciation intracellulaire

A
  • Spéciation intracellulaire par ligands LE, LT, LI
  • Les ligands LI comprennent la MT,la phytochélatine et les granules
  • On peut utiliser les ligands cytosoliques LI comme biomarqueurs d’exposition
  • La localisation intracellulaire des métaux nous renseigne sur leur potentiel toxique
  • Cette localisation est possible par fractionnement subcellulaire
23
Q

Bioconcentration des métaux dans les animaux aquatiques

A
  • métaux dans nourriture ou eau
  • eau - branchies ou manteaux
  • nourriture - tractus GI
  • les deux assimilation, puis protéines liant les métaux
  • métabolisme : enzymes, protéines respiratoires, acides nucléiques, …
  • séquestration : lysosomes, concrétions, métallothionéines - excrétion ou réserves
24
Q

Importances relative de l’eau et de la nourriture pour un insecte benthique

A
  • Cd accumulé > rapidement à partir de la proie (larve de chironomide)
  • Taux d’accumulation directement proportionnel au Cd dans la proie
25
Q

Bioconcentration

A
  • Accumulation nette d’une substance par un organisme aquatique résultant d’une prise en charge directe à partir de l’eau et au travers des surfaces biologiques externes
26
Q

Facteur de bioconcentration (BCF)

A

BCF = Concentration d’une substance à l’équilibre
dans l’organisme (mg/kg p. humide) / Concentration de la substance dans l’eau (mg/L)
- unit/s = L/Kg
- dans labo s’assurer que c’est juste l’eau et pas la nourriture
- habituellement, obtenu en labo
- utilisé pour les organismes de réglementation

27
Q

Bioaccumulation

A
  • Accumulation nette à l’équilibre d’une substance par un organisme résultant d’une prise en charge directe à partir de toutes les sources environnementales (eau, air, aliment…)
28
Q

Facteur de bioaccumulation (BAF)

A
  • BAF = Concentration dans l’organisme/
    Concentration dans le milieu
  • habituellement provient du terrain, là où les organismes sont soumis à toutes les voies
29
Q

Quels processus doit-on considéré afin d’obtenir l’accumulation nette?

A
  • l’équilibre est le résultat de la prise en charge, de la distribution, de la transformation et de l’excrétion, donc toutes les voies d’entrées et sorties
30
Q

Lequel des processus affecte moins les métaux que les contaminants organiques?

A
  • perte par transformation
31
Q

Messages bioconcentration et bioaccumulation

A
  • Les métaux peuvent entrer par différentes voies, causant des toxicités différentes
  • Le BCF et le BAF nous renseignent sur le potentiel de bioaccumulation d’un métal
  • Le BCF ne tient pas compte de la voie alimentaire
32
Q

Bioamplification

A
  • terme décrivant l’augmentation des concentrations de contaminant dans les organismes au fur et à mesure que l’on progresse le long de la chaîne trophique
  • Une des trois possibilités (hausse, baisse, pas de différence)
  • peu de métaux
  • Surtout les contaminants organiques
33
Q

Facteur de bio amplification (BMF)

A
  • BMF = Concentration d’une substance dans l’organisme / Concentration de la substance dans la diète
34
Q

Transfert trophique entre deux niveaux

A
  • modèle du partitionnement subcellulaire
  • modèle biodynamique ou biocinétique
35
Q

Spéciation intracellulaire de métaux traces

A
  • granules = - toxiques
  • protéines thermosensibles = + danger cytosol
36
Q

Modèle du partitionnement subcellulaire

A
  • métaux trophiquement disponibles : métaux disponibles pour transfert trophique
  • varie avec :
  • le type de nourriture
  • l’identité du consommateur
  • Le métal
  • Important de ne pas trop généraliser
37
Q

Efficacité d’assimilation

A
  • Portion d’un contaminant assimilée par l’organisme à partir de sa nourriture
    AE: Aassimilé/Anourriture = (Anourriture – Afeces)/Anourriture
38
Q

Conclusion expériences

A
  • la fraction qui est transférée au niveau trophique suivant est celle associée qui est dans le cytosol et pas celle associée aux membranes
39
Q

Bioamplification du MeHg par rapport au Hg

A
  • Kow est une constante pour les contaminants organiques
  • ne s’appliquent pas au Hg
  • va passer à travers la membrane facilement
  • protéines sont les liants du Hg
    • protéines pour Hg pour regarder passage dans l’organisme
40
Q

Messages modèle compartiment subcellulaire

A
  • Le BMF décrit le transfert de métaux de la proie vers le prédateur
  • Le modèle de fractionnement subcellulaire peut aider à comprendre le mécanisme de transfert
  • Les fractions cytosoliques et les organelles sont souvent considérées plus transférables
41
Q

Modèle biodynamique ou biocinétique

A

dCt/dt = ku * Cw + AE * IIR * Cf - (ke + g)*Ct
- 2 entrée + une sortie
*Ct : [M] animal au temps t
*Ku : constante de taux d’assimilation à partir de l’eau *Cw : [M] dans l’eau
*AE: efficacité d’assimilation à partir de la nourriture *IR: taux d’ingestion
*Cf : [M] dans la nourriture
*ke : taux d’excrétion
*g : taux de croissance (diminue contaminant)

42
Q

Potentiel de transfert trophique (TTP)

A
  • estimé du transferttrophique d’un M pour un organisme, si l’eau n’est pas un vecteur important:
    TTP= AE * IR/ (ke +g)
  • Si TTP > 1: Bioamplification probable
  • Si TTP < 1: Bioamplification improbable
43
Q

Messages modèle biodynamique

A

Le BMF décrit le transfert de métaux de la proie vers le prédateur
* Le modèle de fractionnement subcellulaire peut aider à comprendre le mécanisme de transfert
* Les fractions cytosoliques et les organelles sont souvent considérées plus transférables
* Le modèle biodynamique peut aussi aider à comprendre et prédire le transfert

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