Utilisation des mésocosmes pour l`évaluation préalable de
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1. galement d sign s sous le terme facteurs d incertitude est ap pliqu e la valeur de NOEC ou de CE10 la plus faible Ces facteurs de s curit viennent compenser lab sence de connaissances sur l cotoxicit de la substance en question effets toxiques sur le long terme effets toxi ques sur d autres esp ces potentiellement plus sensi bles extrapolation des effets en milieu naturel partir des donn es acquises en labora toire absence d information sur l ensemble du r seau tro phique etc Une d marche d acquisition des connais sances peut alors tre enga g e pour r duire ce facteur d extrapolation notamment pour des substances pr sen tant un int r t conomique particulier ou rev tant un enjeu environnemental ma jeur en r alisant des tests d cotoxicit chronique com pl mentaires ou en proc dant des tudes en m socosmes par ex Lepper 2005 En pratique l utilisation des m socosmes dans ce cadre r glementaire pr cis im pose le respect de plusieurs crit res g n riques l exposition un contami nant donn doit tre caract ri s e de mani re ad quate Un pr requis l utilisation des donn es acquises en m so cosmes est que la concen tration du polluant test soit mesur e pendant toute la dur e de l exp rience afin d en d duire un niveau moyen d exposition Les effets tox iques observ s doivent tre reli s ces n2. qui repr sentent le niveau global d exposition des organismes aquatiques Figure 4 Principes g n raux de l valuation du risque environnemental d apr s EC 2003 Technical guidance document on risk assessement Collecte de l information Evaluation de l exposition e Concentration estim e dans le milieu ambiant PEC Predicted Environ mental Concentration e Concentration mesur e dans le milieu ambiant gt MEC Measured Environ mental Concentration Evaluation des effets e Identification des dangers e Caract risation des relations dose r ponse e D termination d une PNEC Predicted No Effect Concentration Caract risation du risque HQ Hazard Quotient PEC PNEC Possibilit d apparition d un effet tr s peu probable On ne peut exclure la possibilit d apparition d un effet a O 3 3 8 N Ko o Fe 2 a 28 une substance par leur mi lieu de vie sont g n ralement estim es partir de mod les plus ou moins labor s Les PNEC sont quant elles d termin es partir de don n es d cotoxicit court et long terme disponibles pour chaque substance Les param tres de toxicit aigu les plus couramment em ploy s sont la CL50 concen tration provoquant la mortalit de 50 des individus expo s s et la CE50 concentra tion effective qui produit un ef fet sur 50 des individus ex pos s Les ef
3. cotoxicit doit tre pour suivi Breitholz et al 2006 En effet l interpr tation des donn es des tests clas siques r alis s en labora toire utilisant ces substances en phase dissoute peut se r v ler d licate l effet toxi que recherch n appara t bien souvent pas dans la gamme 33 C Maitre INRA 34 Nr de solubilit aqueuse des produits en question De plus les caract ristiques de ces substances rendent pro bl matique le maintien de l exposition des organismes un niveau nominal pendant toute la dur e des exp ri ences Face ces difficult s cer taines pratiques de labo ratoire ont t propos es utilisation de mat riaux de laboratoire alternatifs pr conditionnement de la ver rerie diminution du rapport biomasse de l organisme test volume du milieu d ex position etc OECD 2000 et des approches de mod lisation bas es sur l quilibre de partage ont t d velop p es Malgr ces avanc es la majorit des bioessais actuellement utilis s en rou tine ne semblent pas donner de r sultats fiables pour ces substances hydrophobes ou instables dans l eau De mani re plus g n rale le volet exposition reste le principal point faible de l valuation du risque au regard notamment de la vari t et de l h t rog n it des milieux naturels ain si que de la diversit des voies d accumulation des contaminant
4. 26 1 3 Utilisation des m socosmes pour l valuation pr alable de risque tat des lieux et perspectives Sources Olivier Perceval Onema Le Croisic 2009 V ronique Poulsen ANSES Le Croisic 2009 Anne Bass res Total Le Croisic 2009 Le domaine de l valuation pr alable des risques coto xicologiques a t d velopp dans les ann es 1980 suite une prise de conscience collective de la n cessit d valuer l impact des ac tivit s humaines sur les co syst mes Cette n cessit s est traduite dans les poli tiques publiques au niveau europ en par l adoption de mesures et de dispositions l gales destin es enca drer la mise sur le march des substances toxiques de synth se c est le cas depuis les ann es 1990 pour les produits phytopharmaceuti ques directive 91 414 et les biocides 98 8 et plus r cemment pour les sub stances chimiques avec la directive REACH sys t me d enregistrement des produits chimiques qui ne constitue pas une autorisa tion de mise sur le march mais exige une valuation pr alable des risques compa rable celle pratiqu e dans le domaine des pesticides Cette section pr sente en introduction les modalit s techniques de cette valua tion de risque et le r le qu y jouent aujourd hui les tudes en m socosmes Elle illustre cette utilisation par un bilan quantitatif de l apport des m socosmes dans le cas de l valu
5. ation r glemen taire des produits phytosa nitaires puis par un focus sur l usage qu en fait dans un autre secteur d activit le groupe Total Petrochemi cals la lumi re de cet tat des lieux sont identifi s en conclusion quelques besoins mergents de ce domaine de l valuation de risque a priori pour lesquels les tudes en m socosme pourraient con stituer des approches perti nentes PNEC et m socosmes mode d emploi L valuation du risque cologique peut tre d finie comme un processus visant valuer la probabilit que des impacts cologiques d l t res se produisent ou puis sent se produire la suite d une exposition un ou plu sieurs agents de stress US EPA 1992 Pour les milieux aquatiques elle se base sur la d termination de la concentra tion environnementale pr dite ou mesur e PEC Predicted Environmental Concentration ou MEC Measured Envi ronmental Concentration du contaminant dans une masse d eau pr cise et sa com paraison avec la concentra tion sans effet pr visible sur l environnement PNEC de ce contaminant Le rapport PEC PNEC est d fini comme le quotient de danger de ce contaminant HQ Hazard Quotient S il est inf rieur 1 la possibilit d apparition d un effet est tr s peu proba ble s il est sup rieur 1 on ne peut pas exclure la pos sibilit d apparition d un effet sur l environnement fig 4 Les PEC
6. fets chroniques sont quant eux caract ris s l aide de la NOEC No Ob served Effect Concentration plus forte concentration test e sans effet observ et ou de la CE10 concentration effective qui produit un effet sur 10 des individus expo s s et plus rarement de la NOEAEC No Observed Eco logically Adverse Effect Con centration concentration laquelle un effet partiel a t observ mais qui a permis un retour des populations un tat comparable celui des t moins la fin de l essai param tre typiquement ac quis dans les exp riences men es en m socosmes Figure 5 Distribution de la sensibilit des esp ces un contaminant donn SSD 7 E Jfagilis H azteca C dubia F subcapitata b rubens A Chlorella sp 10 00 100 00 10 percentile concentration affectant 10 des esp ces test es HC10 Le P ec bairdi d R arenarum D rerio S ontinalis D polymorpha 0 mykiss 1000 00 Log NOEC 10000 00 Si ces donn es sont en nombre suffisant une m thode probabiliste bas e sur l analyse de la distribution de la sensibilit des esp ces un contaminant donn Spe cies Sensitivity Distribution SSD peut tre utilis e condition que cette distribu tion suive une fonction de distribution th orique connue Figure 5 Dans le cas con traire une approche d ter ministe utilisant des facteurs d extrapolation
7. ion de risque pour l AMCA acide mono chlorac tique dont les r sultats sont cit s par le Euro pean Chemical Bureau dans son dossier d valuation des risques publi en 2003 Actuellement cette plate forme exp rimentale est galement utilis e par Total en lien avec l INERIS pour une tude d valuation de risque men e sur le xyl ne Cette substance a d j fait l objet d une valuation sur la base d essais de labora toire mais le nombre limit de tests d cotoxicit a con duit l adoption d un facteur d extrapolation de 100 pour la PNEC L tude en m so cosme en cours pourrait fournir des donn es pertinen tes sur le devenir et l impact de cette substance des niveaux lev s d organisation biologique et permettre ainsi de r duire la valeur du facteur d extrapolation associ Besoins mergents en valuation des risques et perspectives Aujourd hui les m thodolo gies associ es aux bioes sais utilis s dans le cadre de l valuation du risque chi mique sont globalement bien tablies codifi es au niveau international et consign es dans de nombreux guides techniques Cependant de nombreuses questions restent en sus pens Ainsi dans le cas des substances peu solubles et ou instables dans l eau PCB HAP qui se retrouvent le plus souvent associ es de la mati re organique vi vante ou d tritique l effort de standardisation des essais d
8. iveaux moyens d exposition le mode d application des contaminants dans les m socosmes doit tre repr sen tatif des modes de transferts attendus de la substance tudi e dans les milieux Par exemple dans le cas des pes ticides les tudes utiliseront les pr parations employ es en agriculture en s attachant reproduire des doses des dur es et des fr quences d exposition r alistes du point de vue des itin raires techniques pr conis s 29 30 les m socosmes doivent contenir au minimum les esp ces les plus sensibles identifi es par les essais pr alables d cotoxicit men s en laboratoire Ils doivent en outre pr senter une biodi versit suffisante chaque niveau de la cha ne tro phique les m socosmes doivent tre plac s dans des con ditions environnementales repr sentatives de la ou des zones o les contaminations sont pr visibles selon la substance tudi e les tudes doivent permettre un suivi des concentrations en contaminant dans les dif f rents compartiments du m socosme y compris dans les s diments En l absence de donn es sur ce compar timent il est en effet d licat d interpr ter les r sultats notamment dans le cas de substances s adsorbant rapi dement sur les particules en suspension ou les s diments Phytosanitaires et m socosmes une utilisation en routine Comme voqu pr c dem ment 1 2 les pesticides con
9. olution du contexte r gle mentaire r glement REACH place les industriels face de nouveaux d fis li s l valuation de risque pr a lable des substances qu ils souhaitent commercialiser Outre ces dispositions obliga toires les nouvelles exigen ces li es la surveillance de la qualit des masses d eau DCE constituent gale ment pour les acteurs indus y ar etre et ay triels une forte incitation s impliquer de mani re proac tive dans le d veloppement de nouvelles m thodes de suivi et de mesure d impact des rejets C est dans ce contexte que le groupe Total s est dot d s 2000 sur son site de Recher che amp D veloppement de Mont Lacq Sud ouest de la France d un ensemble de 16 canaux d eau courante 40 m de long 0 5 m de large et 0 50 m de profondeur alimen t en eau douce par le Gave de Pau photo ci dessous Total Ces m socosmes ou rivi res pilotes ont t utilis s depuis pour divers travaux men s avec des or ganismes de recherche ou des gestionnaires de l eau Entre 2000 2003 un pro gramme a ainsi t conduit par Total en partenariat avec l agence de l eau Adour Garonne avec pour objectif la validation de m thodes alternatives pour la surveil lance des masses d eau Ces travaux bas s sur l utilisation de biomarqueurs d exposition chez le bivalve d eau douce Corbicula flu minea ont contribu une tude d valuat
10. s ce titre les substances mergentes perturbateurs endocriniens produits pharmaceutiques nanoparticules constituent un vaste champ d tude en cotoxicologie et en valua tion des risques Les sections qui pr c dent ont permis de pr ciser dans quelle mesure les m so cosmes peuvent constituer un outil pour l valuation de risque et d illustrer leur utili sation actuelle dans le cadre r glementaire De la m me fa on qu ils ont contribu compl ter les connaissances en cotoxi cologie notamment pour la d finition de valeurs de r f rence PNEC fiables et r alistes pour de nombreux produits les m socosmes pourraient tre mis profit pour une meilleure com pr hension des impacts des substances mergentes E G Balvay INRA 35
11. stituent de loin la pre mi re famille de toxiques tudi s en m socosmes en cotoxicologie 42 des publications Cette pr dominance est relier avec les travaux qui ont permis d aboutir l utilisation en rou tine de ces outils dans les proc dures d homologation des substances phytosani taires Un bilan quantitatif de ce type d utilisation des m socosmes a t effectu en 2007 dans le cadre du groupe de travail AMPERE Aquatic Meso cosms in Pesticide Regis tration in Europe Alix et al 2007 Cet exercice a t bas sur l examen des dos siers relatifs aux substances actives inscrites l annexe 1 de la directive 91 414 pour chaque substance il a t v rifi s il existait une ou plusieurs tude en m so cosme dans le dossier et si celle ci avait t utilis e dans l valuation de risques Au niveau europ en sur les 157 substances inscrites l annexe 1 de la directive 91 414 36 pr sentaient dans leur dossier d homologation au moins une tude en m socosmes Parmi celles ci 32 ont t utilis es en valuation des risques laquelle con stitue donc et de loin la prin cipale utilisation des tudes en m socosmes soumises dans des dossiers europ ens L examen des effets bio logiques mesur s ou end points propos s suite ces tudes fig 6 montre que dans la majorit des cas 20 sur 32 la NOEAEC a t pr f r e la NOEC En con
12. trepartie le choix de cette valeur de r f rence moins conservatrice s est assorti de facteurs de s curit plus sou vent sup rieurs 1 Le groupe de travail AM PERE s est galement in t ress l utilisation des tudes en m socosmes par les Etats membres de l Union Europ enne dans le cadre Figure 6 des travaux li s aux autorisa tions de mise sur le march national En France plus de la moiti des 36 substances concern es ont donn lieu une tude en m socosme La fr quence est de 78 en Allemagne et 62 au Royaume Uni L analyse des endpoints retenus montre dans tous les cas une nette pr dominance des NOEAEC Enfin sur le choix des facteurs de s curit on peut retenir qu ils sont plus sou vent sup rieurs 1 dans les tudes nationales que dans celles utilis es au niveau eu rop en Etudes en m socosmes pour les dossiers europ ens d valuation de risques des pesticides list s dans l annexe de la direc tive 91 414 choix des endpoints utilis s et des facteurs de s curit 32 substances pour lesquelles les r sultats des essais en m socosmes ont t utilis s pour l valuation affin e des risques Endpoint utilis NOEC 12 cas 37 5 4 cas o le FS gt 1 33 3 NOEAEC 20 cas 62 5 11 cas o le FS gt 1 29 0 31 32 Exemple d utilisation par l industrie Total et les rivi res pilotes L v
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