Evaluation de l’impact de traitements innovants d’effluents de station d’épuration et de micropolluants chez Xenopus laevis

De nombreux composés chimiques sont retrouvés en entrée de stations d’épuration de part les activités humaines et notre société de consommation. Les traitements actuels sont peu efficaces pour traiter ce genre de composés et une majorité d’entre eux (les micropolluants) sont retouvés dans l’environnement. Le présent projet est issu de 2 projets de recherche différents qui s’intéressent aux traitements des effluents d’origine humaine (station d’épuration, eaux résiduelles urbaines, effluents hospitaliers, etc.) dont l’objectif est de mettre en évidence l’absence d’écotoxicité des matrices (effluents, lixiviats de boues) traitées par les procédés de traitement mis en oeuvre et cela avant leur rejet dans le milieu naturel et de définir une stratégie de traitement d’effluents optimale qui fournit un effluent final adapté à la réutilisation, en se conformant à une qualité d’eau chimique et biologique sécûre. Les 2 projets ont été évalués par des organismes scientifiques français et européens et des financeurs publics. Les expérimentations porteront d’une part sur l’évaluation de l’effet de cocktails de micropolluants à des concentrations faibles couramment retrouvées dans l’environnement. D’autre part, les expérimentations auront pour but d’évaluer l’efficacité et l’innocuité de traitements innovants des eaux usées issues de stations d’épuration.

L’enjeu environnemental est important, avec à la clef un possible changement/amélioration des pratiques de traitement des eaux usées à l’issue des connaissances scientifiques qui seront acquises. Les bénéfices attendus sont donc des impacts sur la société et l’économie, en incitant l’industrie de l’eau et les gestionnaires à protéger l’environnement des rejets d’effluents contenant des contaminants tout en prenant en compte le concept sociétal du »One Health » (une seule santé).

Les adultes xénopes s’accouplent naturellement après l’injection hormonale dans les sacs lymphatiques dorsaux (prise en main : tête dans paume de la main de l’utilisateur). L’injection est effectuée dans l’espace entre la peau et le plan musculaire sous-jacent, divisé en compartiments séparés par des parois conjonctives, rempli de liquide lymphatique et en communication avec le système lymphatique. Cette disposition anatomique favorise l’injection et la diffusion des hormones dans l’ensemble du corps de l’animal. Pour éviter un reflux, on pique l’aiguille dans le haut de la cuisse à travers le septum et on maintient appuyé au lieu d’injection pendant quelques secondes au moment de retirer l’aiguille. Les 20 adultes ne seront jamais mis à mort mais réintégrés à l’élevage. Les autres interventions sont réalisées sur les têtards après traitement au Tricaine Méthane Sulfonate. Ils seront exposés à différents types de mélanges en micropolluants organiques ou à des effluents traités pendant des durées variables (4-12-21 jours) et différents aspects biologiques seront étudiés : cassures de l’ADN, métamorphose, croissance, De plus, pour se rapprocher le plus possible du milieu naturel, des expérimentations seront menées en étudiant les effets au niveau de chaînes alimentaires recréées en laboratoire. Pour l’ensemble des procédures 9440 têtards seront utilisées. Le nombre total d’animaux impliqués sera donc égal à 9460 en considérant les têtards et les adultes. Du point de vue du raffinement, les conditions d’élevage et d’exposition seront strictement contrôlées en fonction des besoins physiologiques de chaque stade de développement pour réduire le stress et la souffrance au maximum (ex: période de repos après stimulation des reproducteurs). Afin de réduire le nombre d’animaux, une même ponte sera mutualisée pour plusieurs essais et procédures permettant de réduire considérablement le nombre de reproducteurs. De même, les expérimentations seront regroupées au maximum (les contröle seront mises en commun pour réduire le nombre de têtards). De plus, des essais préliminaires de toxicité chez les invertébrés daphnies seront utilisés pour cibler les concentrations d’exposition des larves par la suite, et éviter ainsi des mortalités aigües des têtards. Un même têtard sera utilisé pour mesurer de nombreux biomarqueurs évitant de multiplier le nombre de têtards avec le nombre de biomarqueurs. Enfin une anesthésie stricte est utilisée à chaque fois.

Les bénéfices attendus sont donc les impacts sur la société et l’économie, en incitant l’industrie de l’eau à protéger l’environnement des rejets d’effluents contenant des contaminants tout en prenant en compte le concept sociétal du »One Health » (une seule santé). On fait une évaluation écotoxicologique des effets des contaminants potentiels qu’on peut retrouver dans un effluent après traitement en comparaison avec avant traitement. L’analyse des biomarqueurs utilisés chez ces animaux exposés pourra renseigner notamment des nuisances et des effets indésirables. Afin de réduire le nombre d’adultes xénopes, les expérimentations seront regroupées au maximum sur les individus issus d’une même ponte et pour réduire le nombre de têtards, les conditions témoins seront mises en commun autant que possible. De plus, des essais préliminaires de toxicité chez les invertébrés daphnies seront utilisés pour cibler les concentrations d’expositions des larves de Xénope par la suite, et éviter ainsi des mortalités aigües des têtards.

Les adultes réintègrent leurs aquariums. L’ensemble des larves et oeufs exposés sera euthanasié selon la méthode de mise à mort recommandée : surdose de l’anesthésique Tricaine methanesulfonate à 0,2 g/L (solution tamponnée au bicarbonate de sodium : pH 7.0).

Les amphibiens sont de bons modèles dans le cadre d’études écotoxicologiques et leur pertinence d’utilisation a été démontrée depuis plusieurs années : – Les stades larvaires sont particulièrement sensibles, ce qui en fait de bon indicateurs de la qualité des milieux. – Ce sont des animaux sédentaires qui sont de bon indicateurs des conditions locales. ==> Le xénope est pertinent dans le cadre de notre projet car il possède un taux d’éclosion élevé, une disponibilité tout au long de l’année après un traitement hormonal des reproducteurs, un développement larvaire rapide et l’alimentation des larves est facile. Les reproducteurs de X. laevis seront utilisés au stade adulte (sexuellement mâtures : nécessaire pour la reproduction). Les larves de xénope utilisées dans ce projet sont agées de 2 à 3 semaines. Elles sont utilisées à ces stades de développement précis pour différentes raisons. Les stades larvaires sont particulièrement sensibles à la présence de polluants, ainsi un nombre réduit d’animaux par rapport aux adultes est nécessaire pour détecter un éventuel effet délétère (réduction). Ces stades sont facilement repérables car ils correspondent à l’apparition du bourgeon de la pâte postérieure et l’anesthésie n’est donc pas nécessaire pour déterminer ce stade de développement (raffinement).