22. novembre 2019, Catégorie: Ecotoxicologie aquatique

Peu d'œstrogènes dans les cours d'eau européens

Selon des études menées avec des bioessais, l'eau de la plupart des fleuves et rivières européens ne contient pas de substances œstrogéniques à des concentrations jugées critiques. La Suisse a, elle aussi, participé à cette vaste opération de surveillance environnementale lancée par le Centre Ecotox .

Les substances œstrogéniques qui, comme les autres perturbateurs endocriniens, interfèrent avec le système hormonal des animaux et des humains, défrayent la chronique depuis 25 ans : dans les années 1990, les scientifiques ont observé qu'elles pouvaient causer une féminisation des poissons, ce qui altère la capacité des populations à se reproduire. Le Centre Ecotox vient maintenant de coordonner un vaste projet de surveillance environnementale pour faire le point sur la pollution des eaux européennes par les œstrogènes. « Nous voulions par ailleurs promouvoir l'utilisation des biotests pour la détection des substances », indique Eszter Simon, la responsable du projet. Les scientifiques se sont concentrés sur trois œstrogènes : l'hormone naturelle 17β-œstradiol, son métabolite l'estrone et l'hormone synthétique 17α-éthinylestradiol.

Le défi : des substances actives à très faible concentration

Les œstrogènes étudiés sont extrêmement puissants : par exemple, le 17α-éthinylestradiol, l'hormone de synthèse de la pilule contraceptive, a déjà un impact sur les organismes aquatiques à une concentration de moins d'1ng/l. Les techniques actuelles d'analyse des traces ne permettent généralement pas d'appréhender les concentrations extrêmement faibles à partir desquelles les substances sont actives. Qui plus est, l'effet de cocktails de substances est difficile à évaluer à partir de l'analyse des composés individuels. Or le milieu naturel abrite de nombreux œstrogènes naturels et synthétiques dont les effets s'ajoutent.

Les bioessais offrent une alternative intéressante. Ceux basés sur des cellules génétiquement modifiées permettent de mesurer de façon spécifique et sensible l'activité globale des œstrogènes connus et inconnus contenus dans un échantillon. Le Centre Ecotox a déjà utilisé des tests sur cellules humaines ou sur levures (test YES = Yeast Estrogen Screen) dans de nombreux projets. En mai 2018, deux variantes du test YES et un test sur lignées cellulaires humaines ont été certifiés ISO ; ils peuvent donc désormais être utilisés sans entrave pour la détection des œstrogènes dans les milieux aquatiques et les eaux usées. Le Centre Ecotox s'est très fortement engagé dans ce processus de normalisation.

Une présence limitée aux lieux « sensibles » ?

L'Union européenne a placé le 17β-œstradiol, le 17α-éthinylestradiol et l'estrone sur sa liste de vigilance qui rassemble les substances potentiellement dangereuses à surveiller dans le milieu aquatique. Ces composés doivent donc être régulièrement dosés afin d'évaluer et réguler le risque qu'ils représentent pour l'environnement. Dans un précédent projet, le Centre Ecotox avait étudié, en 2015 et en 2016, de nombreux échantillons d'eau de rivière et d'eaux résiduaires dans des lieux « sensibles » en Europe, c'est-à-dire à des endroits où, d'expérience, les œstrogènes sont susceptibles d'être présents à forte concentration. Les scientifiques avaient identifié un risque écotoxicologique pour les organismes aquatiques dans près de la moitié des échantillons. « Nous voulions maintenant savoir quelle était la situation dans les cours d'eau normaux », explique Eszter Simon.

Une vaste opération de surveillance dans 71 cours d'eau européens

Dans un projet consécutif, les chercheurs et chercheuses ont donc étudié des échantillons prélevés dans 71 cours d'eau répartis sur toute l'Europe : 14 États membres de l'UE et 4 contons suisses ont participé à l'opération. Les échantillons de l'UE ont été prélevés sur des sites de surveillance sélectionnés pour la mise en œuvre de la directive-cadre sur l'eau. Les échantillons suisses provenaient des cantons de Zurich, de Berne, de St-Gall et de Thurgovie.

Les biotests utilisés étaient un test sur levures du commerce (A-YES) et un test sur lignée de cellules humaines (ERa-CALUX). Les deux tests sont certifiés ISO et sont basés sur le même principe d'une fixation des œstrogènes du milieu sur le récepteur humain des œstrogènes présent dans les cellules exposées. En parallèle, les œstrogènes ont été dosés dans tous les échantillons par chromatographie liquide haute résolution couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS/MS). Dans ces analyses, l'œstrogène le plus puissant – l'hormone synthétique 17α-éthinylestradiol – n'a jamais été détecté à une concentration supérieure au seuil de quantification. Toutefois, trois échantillons présentaient des concentrations de 17β-œstradiol et/ou d'estrone supérieures à leur valeur limite écotoxicologique respective (0,4 ng/l et 3,6 ng/l). À partir de ces seuils, un risque d'effets nocifs sur les organismes ne peut être exclu.

Des concentrations d'œstrogènes extrêmement basses

Les concentrations d'œstrogènes mesurées dans les bioessais sont exprimées en équivalents estradiol (EEQ), soit les concentrations de 17β-œstradiol qui auraient le même effet que le mélange inconnu. À quelques exceptions près, les résultats des biotests font également état d'une faible activité œstrogénique dans les échantillons. « La plupart des valeurs étaient tellement basses par rapport au seuil d'évaluation que le risque pour les cours d'eau pouvait être considéré comme négligeable », commente Eszter Simon. Dans 4 échantillons seulement sur 71, la concentration déterminée avec le test ERα-CALUX était supérieure au seuil de 0,4 ng/l d'EEQ proposé pour les effets œstrogéniques ; et ce taux n'était que de 2 sur 71 avec le test A-YES. Ces résultats montrent que la grande majorité des cours d'eau ne présentent pas de concentrations d'œstrogènes susceptibles de menacer les organismes aquatiques selon les connaissances actuelles. Dans les échantillons prélevés en Suisse, aucune des techniques d'analyse utilisées n'a indiqué d'activité œstrogénique se situant dans un domaine critique. Toutes les concentrations étaient inférieures au seuil d'effets, la moitié étant même en dessous du seuil de détection.

« Nous avons été particulièrement satisfaits de la bonne concordance entre les analyses chimiques et les biotests », confie Eszter Simon. Les résultats des deux types de bioessais concordaient également. Les deux tests avaient une limite de détection plus faible que la technique d'analyse chimique. « Les bioessais se prêtent donc particulièrement bien au screening de l'activité œstrogénique des échantillons d'eau », conclut Eszter Simon. Pour une caractérisation plus détaillée des échantillons présentant alors un dépassement des seuils chimiques ou biologiques, il est tout indiqué de combiner analyse chimique et biotests.