Dynamique et Impact des Perturbateurs endocriniens et des composés Pharmaceutiques issus des élevagess agricoles – DIPERPHA

Les déchets issus de l'élevage agricole sont une source avérée de composés perturbateurs endocriniens et d'antibiotiques pour l'environnement. En effet, les animaux d'élevage produisent des quantités non négligeables d'hormones, particulièrement œstradiol, œstriol et œstrone. Ces molécules présentent un très haut pouvoir œstrogénique et des concentrations de l'ordre du ng/L sont suffisantes pour induire des troubles de la reproduction chez diverses espèces de poissons et d'autres organismes aquatiques. Egalement, dans les exploitations agricoles, différents composés pharmaceutiques, principalement des antibiotiques, sont couramment utilisés afin d'améliorer les rendements de production. Ces composés peuvent perturber l'environnement, par exemple au travers du développement de micro-organismes résistants aux antibiotiques. Traditionnellement, les déchets d'élevage sont utilisés dans l'agriculture comme moyen d'enrichir les sols en nutriments (N, P). Ainsi en France, 300 millions de tonnes d'effluents d'élevage, principalement d'origine bovine et porcine, sont produites chaque année et épandues sur les sols. A travers l'épandage des déchets agricoles, les hormones et les composés pharmaceutiques sont ainsi dispersés dans les sols et peuvent donc contaminer à la fois notre environnement aquatique et édaphique. L'augmentation des capacités d'accueil et la concentration des exploitations ont entraîné l'installation de systèmes de stockage et des procédés de traitement sur les grandes exploitations. Cependant, ces systèmes n'ont pas été testés pour leur capacité à éliminer les micropolluants émergeants tels que les hormones stéroïdes ou les composés pharmaceutiques. Or, si les systèmes de stockage et de traitement constituent un point de contamination potentiel de notre environnement par ces micropolluants, ils représentent également un point de convergence avant dissémination dans notre environnement. De ce fait, ils sont une zone susceptible d'intervention pour réduire l'impact de ces molécules sur les écosystèmes receveurs. Les objectifs de ce projet sont d'une part : (i) de connaître le devenir réel des œstrogènes et des antibiotiques issus des élevages bovins et porcins, lors du stockage et du traitement de ces effluents, (ii) de déterminer le transfert vers les sols et la plante lors de l'épandage des déchets dans des terres agricoles, (iii) de déterminer les conditions de dégradation (biologique et thermique) des œstrogènes et des antibiotiques présents dans ces déchets et d'optimiser cette dégradation. D'd'autre part, cette étude vise à : (iv) déterminer l'effet endocrinien et toxique des rejets d'élevage et des produits de son traitement à travers des modèles cellulaires, (v) identifier l'impact des antibiotiques présents dans les rejets d'élevage sur le développement des résistances microbiennes à ces composés et, finalement, (vi) identifier et caractériser d'autres composés œstrogènes présents dans les rejets d'élevage. Ces objectifs impliquent le suivi en conditions réelles des concentrations en œstrogènes et en composés pharmaceutiques dans les systèmes de stockage et de traitement des déchets d'élevage bovin et porcin avec un suivi dans le temps et au cours des différentes étapes de traitement (fosse de stockage, bassin biologique, boues). Le devenir des œstrogènes dans les sols et vers la plante lors de l'épandage des déchets sera évalué dans des systèmes contrôlés. Ceci permettra de déterminer les flux réels de polluants et d'évaluer leur transfert vers le système sol et plante. A cette étude de type bilan filière, s'ajoutent des études contrôlées en laboratoire afin d'identifier les paramètres qui déterminent le devenir des micropolluants au sein des systèmes de traitement (adsorption, dégradation). Ceci sera réalisé sur des réacteurs biologiques sous conditions aérobie et anaérobie; le potentiel du traitement thermique dans élimination des composés œstrogéniques et pharmaceutiques sera également évalué. L'étude de l'impact écotoxicologique des rejets d'élevage sera abordée au travers de deux approches : d'une part, l'analyse de l'œstrogénicité et la toxicité des rejets au cours du stockage et du traitement, réalisée à l'aide de modèles cellulaire bioluminescents, et d'autre part l'étude du développement de résistances aux antibiotiques dans les sols recevant ces déchets. Finalement, l'identification d'autres composés œstrogéniques et/ou toxiques présents dans les déchets agricoles sera réalisée grâce au couplage des techniques de chromatographie d'affinité et de chimie structurale (notamment de spectrométrie de masse haute résolution). Ces études permettront d'évaluer les flux des composés œstrogéniques et pharmaceutiques issus des déchets d'élevage et d'évaluer leur transfert vers les sols et la plante et de déterminer l'impact écotoxicologique de ces polluants dans l'environnement. Ces travaux permettront également d'identifier les paramètres impliqués dans la dégradation de ces micropolluants, permettant ainsi de maîtriser leur dégradation et de diminuer leur impact sur l'environnement.