CE34 - Contaminants, écosystèmes et santé

Contamination des eaux côtières aux filtres UV due à la fréquentation du littoral pendant les canicules: paramètres comportementaux et bioénergétiques permettant de mesurer les Effets et d’identifier des biomarqueurs d’alerte précoce – CUTE

CUTE- Contamination des eaux côtières aux filtres UV en lien avec la fréquentation du littoral pendant les vagues de chaleurs.

Evaluation du risque environnemental lié au relargage des produits solaires par les usagers du littoral, Mesure de la contamination des eaux côtières par les filtres UV contenus dans ces produits, Caractérisation des réponses biologiques (comportementales et bioénérgétiques) chez des organismes exposés, Utilisation des réponses biologiques en tant que biomarqueurs d’alerte précoce.

Contamination des eaux côtières aux filtres UV pendant les vagues de chaleur: évaluer le risque environnemental en lien avec la fréquentation humaine et connaitre les effets biologiques .

Les évènements climatiques extrêmes, tels que les vagues de chaleurs de plus en plus fréquentes et intenses, contribuent à modifier la pratique des activités de loisirs sur le littoral et, de ce fait, sont enclin à moduler la quantité de filtres UV (FUV) libérés dans le milieu marin par les utilisateurs de produits de protections solaires (PPS). <br />En adoptant une approche interdisciplinaire regroupant des compétences en géographie humaine, écotoxicologie, écophysiologie, comportement animal et chimie environnementale, le projet CUTE a pour principaux objectifs : <br />(1) d’estimer la fréquentation des plages et le comportement des utilisateurs de PPS, pendant les périodes estivales, afin d’évaluer le risque environnemental lié à la contamination des eaux côtières aux FUV lors de vagues de chaleurs, <br />(2) de caractériser chimiquement la contamination en ciblant les composés pertinents que sont les filtres UVs organiques en tenant compte des variations temporelles (période caniculaire et hors caniculaire) et spatiales (sites méditerranéens vs. atlantiques) de ces composés, <br />(3) d’acquérir une meilleure compréhension des effets de ces composés, couplés à une vague de chaleur, sur le comportement et la bioénergétique des organismes marins afin de discerner des patterns utilisables en tant que biomarqueurs d’alerte précoces de la qualité de l’eau. <br />In fine le projet interdisciplinaire CUTE s’attache à comprendre les liens entre pratiques humaines, risque de contamination et effets sur la faune aquatique, tout en participant au développement d’approches innovantes pour détecter, de manière précoce, les changements de qualité environnementale dans les écosystèmes côtiers.

Grâce à une approche interdisciplinaire, CUTE propose dans un premier temps d’explorer in situ la relation entre épisodes de chaleurs, pressions récréatives côtières et utilisation des PPS. Dans ce cadre, la quantification de la pression récréative s’effectue par une mesure de la fréquentation des plages pendant et hors périodes caniculaires sur deux sites atlantiques et un site méditerranéen. En parallèle, des enquêtes de comportement permettent de caractériser l’utilisation des PPS de manière qualitative (type de PPS utilisé) et quantitative (intensité du « crémage ») afin d’estimer la quantité, ainsi que le type de FUV organiques potentiellement relargués dans l’environnement marin lors de la baignade.
Par la suite, le risque environnemental ainsi estimé sera mis en parallèle avec les dosages de FUV organiques obtenus sur les mêmes sites. Les FUV organiques les plus pertinents ont été choisis suite à une enquête effectuée lors de la première année du projet et leur concentration sera mesurée en surface, dans la colonne d’eau, dans le sédiment et chez la moule Mytilus sp, choisie comme espèce cible en tant qu’organisme filtreur. Cette évaluation in situ des concentrations en contaminants permettra notamment d’évaluer la dose environnementale à laquelle les organismes marins seront exposés lors de la phase expérimentale menée en laboratoire.
Cette approche expérimentale aura pour but d’exposer la moule Mytilus sp. et le mulet Liza aurata à une contamination aux FUV organiques ainsi qu’à une vague de chaleur marine. Les mesures bioénergétiques ainsi que l’observation comportementale auront respectivement pour but d’évaluer l’impact biologique de ces facteurs de stress ainsi que les capacités d’évitement des organismes. Les paramètres biologiques répondants de manière pertinente à la contamination et/ou à l’augmentation de température seront validés en mésocosmes et leur pertinence en tant que bio-indicateurs précoces de la qualité de l’eau sera évaluée in situ.

Dans cette première phase du projet CUTE, les actions ont principalement consisté à :
(1) sélectionner les FUV organiques présentant un risque environnemental élevé ; l’enquête comportementale (enquête de plage de 2019 et archives de 2013) a permis d’identifier 5 FUV.
(2) produire une solution mère nécessaire à la contamination expérimentale des organismes sur la base des FUV sélectionnés.
(3) développer une méthode de dosage des FUV ; les extractions par absorption ont été abandonnées du à leur limite en terme de quantification. L’extraction liquide-liquide et le dosage par spectrométrie sont maintenant les techniques retenues.
(4) réaliser les prélèvements in situ après avoir mis au point la stratégie d’échantillonnage ; trois sites d’étude (la plage des Minimes de La Rochelle, la plage d’Arcachon et plage de Saint Pierre à Palavas les Flots) et quatre périodes de prélèvements (pré-estivale, post-estivale, estivale hors canicule, estivale pendant canicule) ont été retenues. L’échantillonnage sera effectué jusqu’à fin automne 2020.
(5) mettre au point et effectuer les enquêtes de comportement des usagers des plages ; un questionnaire visant à connaitre les pratiques de plages entrainant le relargage des PPS dans l’environnement marin a été calibré l’année précédente et lors du printemps 2020. Les enquêtes de plages sont actuellement en cours.
(6) estimer la fréquentation des plages ; des comptages sont actuellement effectués sur les 3 plages et lors des 4 périodes préalablement définies.
(7) initier les expérimentations biologiques visant à évaluer l’impact des FUV et des variations de température caniculaires sur le poisson Liza aurata et la moule Mytilus sp.; la calibration des systèmes expérimentaux nécessaires à l’évaluation des effets de ces facteurs de stress sur les organismes aquatiques a été effectuée. Les tests permettant d’estimer les effets bioénergétiques dus aux vagues de chaleurs marines chez le poisson ont débuté.

A la fin de l’été 2020, les enquêtes de terrain ciblant le comportement des usagers des plages auront été menées. En associant à ces enquêtes l’estimation du nombre d’usagers fréquentant les plages, il sera possible de calibrer un indice de pression FUV en tenant compte de facteurs comme la quantité de produits solaire appliquée, le nombre d’applications, le rythme de baignade,…. Grâce aux prélèvements in situ réalisés en parallèle sur cette même période, les liens entre cet indice de pression FUV et la concentration en FUV déterminée sur les 3 sites d’étude et aux 4 temporalités seront explorés.
Concernant les effets des vagues de chaleurs marines et des contaminants sur les espèces cibles identifiées dans le présent projet :
- pour la moule Mytilus edulis, la réponse comportementale sera étudiée par valvométrie HFNI et permettra à la fois de définir la capacité d’évitement de cet organisme et d’évaluer l’impact d’une vague de chaleur marine seule et associée à une exposition aux FUV.
-pour Liza aurata, l’approche bioénergétique, permettra d’évaluer l’altération du métabolisme au niveau individuel et également d’estimer un potentiel impact sur la fitness de l’individu. En parallèle, l’approche comportementale permettra dans un premier temps d’étudier la capacité d’évitement de l’individu vis-à-vis de la température et/ou de la contamination, puis de définir des indicateurs de stress comme des changements d’activité (e.g. hyper activité ou immobilisme) ou de structure de groupe (e.g. isolement par rapport aux congénères). Par la suite, les indicateurs de stress pertinents seront envisagés pour une utilisation en tant que biomarqueurs d’alerte précoce en réponse à la variation de la qualité de l’environnement.

Seuls 5 rapports de stage ont été produits (1 en 3ème année de Licence, 2 en 1ère année de Master et 2 en 2nde année) ; les présentations prévues au cours de colloques internationaux en 2020 ayant été annulées en conséquence de la crise sanitaire.

Les évènements climatiques extrêmes, tels que les vagues de chaleurs, contribuent à augmenter les activités de loisirs sur le littoral et, de ce fait, sont enclin à accroitre la quantité de filtres UV libérés dans le milieu marin par les utilisateurs de crèmes solaires (et autre produits cosmétiques). Les filtres UV sont considérés comme contaminants émergents pour les écosystèmes aquatiques, ses produits étant bioaccumulés et biomagnifiés dans la chaine alimentaire, toxiques à très basses concentrations et détectés à des concentrations élevées dans les écosystèmes aquatiques. Bien que des recherches aient été menées sur la toxicité de ces composés dans les écosystèmes dulçaquicoles, peu se sont intéressées aux écosystèmes marins. En parallèle de la contamination aux filtres UV, les vagues de chaleurs provoquent des augmentations drastiques de la température de l’eau. Si peu d’études se sont consacrées à l’impact des filtres UV, aucune ne concerne les effets combinés des ces 2 facteurs (contamination aux filtres UV et augmentation de température) sur les organismes marins. Dans ce contexte, grâce à une approche interdisciplinaire, CUTE propose : de démontrer in situ la relation entre épisodes de chaleurs, activités récréatives côtières et utilisation des filtres UV (WP1) ; d’évaluer, au travers d’une approche expérimentale, l’impact de la contamination aux filtres UV et de l’augmentation de température de l’eau sur le métabolisme et le comportement d’organismes marins, i.e. la moule Mytilus sp. et le poisson Liza aurata (WP2) ; de valider en mésocosmes les réponses comportementales obtenues en WP2 et d’explorer leur pertinence en tant que bio-indicateurs in situ et précoces de la qualité de l’eau (WP3). En parallèle, les travaux de chimie environnementale du WP4 permettront (a) d’évaluer l’impact de la pression récréative et de l’utilisation des filtres UV sur la contamination in situ des organismes et de l’eau (dans le cadre du WP1) ; (b) de corréler les effets biologiques avec les niveaux de contamination (dans le cadre du WP2 et 3). Finalement, un WP0 se consacrera à la coordination, la communication au sein du consortium, l’exploitation des résultats et leur dissémination. Dans ce projet interdisciplinaire, les partenaires sont leaders dans leur discipline (géographie sociale, écotoxicologie, écophysiologie, chimie environnementale et comportement). En s’appuyant sur une approche innovatrice et non-conventionnelle, CUTE présente ainsi le potentiel pour explorer des domaines de connaissances inexplorés, comme souvent observé lorsque des disciplines relativement éloignées se combinent au sein d’une même approche. Le consortium assurera la réalisation du projet et s'attachera à une excellente dissémination des connaissances et exploitation des résultats. La dissémination aura lieu (a) dans la sphère académique grâce aux congrès et aux publications ; (b) dans le secteur non-académique public, en réunissant dans des worshop managers des AMP et partenaires du projet ; (c) dans le secteur privé en invitant à ces workshop le pôle de recherche et développement d’industries spécialisées dans les produits d’hygiène personnelles ; (d) au cours d’évènements publics, en présentant le projet et ses résultats. Ce projet va donc impacter différentes strates de la société. En effet, en plus de permettre des avancées dans l’état de l’art dans différentes disciplines, CUTE va faire prendre conscience de la toxicité des filtres UV . De plus, le projet pourrait permettre de développer des produits cosmétiques plus respectueux de l’environnement. Enfin, ces résultats vont participer à la mise en place de nouveaux types de bio-indicateurs capables de nous informer en temps réel sur la contamination des écosystèmes. En résumé, ce projet, qui s’intègre complètement dans l’axe B11.6 ‘contaminants, écosystèmes et santé’, présente la plus-value d’une étude intégrée à la frontière entre sciences humaines et sociales, chimie et biologie.

Coordinateur du projet

Madame Christel Lefrançois (Littoral, Environnement et Sociétés)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

EPOC Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux
CEDRE CTRE DOC RECH EXPER POLLU ACCID EAU
LIENSs Littoral, Environnement et Sociétés

Aide de l'ANR 325 443 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 36 Mois

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