Contamination d'une chaine trophique experimentale par le methylmercure: Importance du systeme ‘producteur-consommateur primaire’

Environmental Pollution (Series .4) 2,4 (1981) 193 206

CONTAMINATION D'UNE CHAINE TROPHIQUE EXPERIMENTALE PAR LE METHYLMERCURE: IMPORTANCE DU SYSTEME 'PRODUCTEUR-CONSOMMATEUR PRIMAIRE' F. RIBEYRE, A. BOUDOU & A. DELARCHE

Service du Professeur R. Marty, Laboratoire d'Ecologie et Ecophysiologie animales, Universit~de Bordeaux I, 40 rue Lamartine, 33405 Talence, France RESUME

Dans le cadre de l'ktude de la bioaccumulation et de la bioamplification du mOthylmercure le long d'une chatne alimentaire expkrimentale dt quatre maillons, le protocole de contamination des deux premiers niveaux trophiques." Chlorella vulgaris et Daphnia magna est d~fini avec prkcision. Apr~s avoir dOveloppk la mbthodologie retenue et les contraintes likes ~ chaque maillon, sont prksentks les principaux rOsultats caractOrisant, d'un point de rue toxicologique, le producteur primaire ( taux d'inhibition de la croissance des chlorelles). Une concentration sublOtale btant d~finie pour chacune des espbces de notre modble (1 l~g litre- a dans le milieu), la dynamique de la fixation du mercure par Chlorella vulgaris et Daphnia magna est quantifibe trois tempOratures-- l O°, 18 ° et 26 ° C--sur des pOriodes de contamination respectives de 24 et 96 h. Cette ktude nous a permis de montrer la trks grande capacitb de fixation des algues vis-a-vis du mercure. De ce fait, le maillon consommateur de premier ordre est essentiellement contaminO par voie trophique. Les rOsultats obtenus soulignent l'incidence du facteur tempOrature sur les processus d'accumulation de Daphnia magna; l'apparition des mues, en relation avec la tempkrature explique en partie les differences observ~es. Les valeurs ~lev~es des facteurs de concentration du polluant relatives au syst~me 'eau-chlorelles-daphnies' confirment l'importance d'inclure un maillon autotrophe ~ la base d'une chafne trophique expkrimentale. D' autre part, la prkcision des mesures montre le haut niveau de fiabilitk et de reproductibilitk lik au protocole retenu.

ABSTRACT

Within the framework of methylmercury bioaccumulation and bioampl~'cation along an experimental food chain with four links, the contamination procedure of the first two trophic levels, Chlorella vulgaris and Daphnia magna is accurately defined. 193 Environ. Pollut.Set. A. 0143-1471/81/0024-0193/'$02-50 ~':AppliedSciencePublishersLtd,England.1981 Printed in Great Britain

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After developing the chosen methodology and the constraints inherent in each link, the main results showing the primary producer are presentedfrom the toxicological point of view (inhibition rate of Chlorella growth). A sublethal concentration is defined for each species in our model (I pglitre-1 in the environment) and the dynamics of mercury fixation for Chlorella vulgaris and Daphnia magna are quantified at three temperatures (10, 18 and 26°C) over contamination periods of 24 and 96h, respectively. The study enabled us to show the great fixation capacity of algae for mercury. Therefore, thefirst consumer level is essentially contaminated trophically. The results obtained underline the temperature factor effect on Daphnia magna accumulation processes; moulting, in relation to temperature, partly explaining the differences observed. The high values of the pollutant concentration factors relative to the "water-Chlorella-Daphnia' system confirm the importance of the inclusion of an autotrophic link at the base of an experimental trophic chain. On the other hand, the accuracy of the measurement shows the high level of reliability and reproducibility of the procedure chosen.

INTRODUCTION

La contamination d'un 6cosyst+me aquatique par le m6thylmercure se traduit par des modifications de sa constitution et de son fonctionnement. En effet, la pr6sence du toxique peut entrainer des cons6quences bioc6notiques par perturbation des biotopes ou par destructuration des r~seaux d'interactions (trophiques ou chorologiques). La p6n6tration du m6tal dans les organismes s'effectue soit par vole directe ~i partir du polluant pr6sent ~ l'6tat libre dans l'eau, soit par vole trophique apr6s ingestion de proies contamin6es. Les polluants, tel que le m~thylmercure, qui poss6dent la double propri6t6 d'etre peu biod6gradables et fortement retenus par les tissus, sont accumul6s par les 6tres vivants et, de ce fait, repr6sentent un danger certain pour les consommateurs aquatiques terminaux et pour l'homme (Friberg & Vostal, 1972; Ravera, 1972). Ainsi, fi partir de tr6s faibles concentrations de ce m~tal dans reau (ordre du pg litre- 1), les teneurs mesurbes dans les organismes pr6dateurs plac6s en bout de r6seau alimentaire peuvent correspondre ~ des facteurs de concentration sup6rieurs fi 500,000 (Ramade, 1978). Ce ph6nom6ne, d+crit sous le terme de 'bioamplification', appa~-ait 6tre la cons6quence de plusieurs processus intervenant dans la pyramide des biomasses: bioaccumulation ~ chaque niveau trophique, transfert alimentaire, esp6rance de vie plus ~lev~e pour les esp6ces de rangs sup~rieurs, etc. Une attention particuli6re dolt 6tre port6e sur les maillons plac6s ~, la base des chaines alimentaires, notamment les producteurs primaires (autotrophes) et les consommateurs de premier ordre (microphages notamment) (Havlik et al., 1979). En effet, ils poss+dent une tr~s grande capacit+ de fixation des m+taux lourds et de

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leurs d6riv6s, li6e au taux d'6change 'milieu-organisme' (surface de contact, potentiel biotique); ceci leur conf6re un r61e fondamental dans les processus de bioaccumulation d'un polluant le long d'une chaine alimentaire (Capblancq et al., 1972; Stratton et al., 1979). Cette capacit~ de fixation du mercure disponible dans le milieu, par les organismes de niveaux trophiques inf6rieurs, nous a conduit 5. utiliser, lors de l'6tude des processus de bioamplification du m6thylmercure, une chaine trophique expbrimentale 5. quatre maillons, comprenant un producteur primaire, Chlorella vulgaris, et un organisme filtreur comme consommateur de premier ordre, Daphnia magna, les maillons consommateurs de deuxi6me et troisi+me ordres btant Gambusia affinis et Salmo gairdneri (Boudou et al., 1979a; Ribeyre et al., 1979). La forme mercurielle utilis6e est le chlorure de m6thylmercure (CH3HgCI). Ce d6riv6 pr6sente un int6r~t majeur d'un point de vue 6cotoxicologique notamment 5. cause de la m6thylation biologique (Jensen & Jernelov, 1969). Bien que fortement liposoluble, sa solubilit6 dans l'eau est totale pour des concentrations de l'ordre du mg litre- 1 Parmi les facteurs abiotiques intervenant au sein des 6cosyst6mes aquatiques, la temp6rature du milieu joue un r61e pr6pond6rant par les actions antagonistes ou synergiques qu'elle d6veloppe avec le contaminant (Hochachka, 1967; Houston & De Wilde, 1968; Coutant & Pfuderer, 1974). Ceci nous a conduit 5. mener nos recherches 5. trois temp6ratures--10 °, 18 ° et 26°C--qui placent les niveaux consommateurs en situation hypothermique ou hyperthermique. Les deux premiers maillons seront considbr6s comme un syst6me "eau chlorelles-daphnies" du fait de leurs interrelations (transfert de nourriture, mode de contamination, milieu commun). Dans cet article, nous nous attacherons 5. d6velopper les points essentiels d6terminant la d6finition d'un protocole de contamination pour les deux premiers maillons de notre mod61e exp6rimental: Chlorelta vulgaris et Daphnia magna.

MATERIEL ET METHODES

La mise en place de ce module de contamination 'eau-chlorelles~daphnief doit r6pondre aux exigences impos6es par les objectifs d+finis pour la raise en place de la chaine trophique exp6rirnentale: autonomie alimentaire de l'ensemble du module, optimisation des facteurs de concentration, reproductibilit6 des r6sultats. L'autonomie alimentaire est r6alis6e en laboratoire par le maintien de conditions favorables fi une productivit~ ~lev6e des cultures de chlorelles et des ~levages de daphnies. Tousles maillons consommateurs sont nourris int6gralement avec les organismes de la chaine plac6s au niveau trophique imm6diatement inf6rieur. L'optimisation des facteurs de concentration est obtenue en choisissant un protocole qui procure un transfert maximal de contaminant entre les diff6rents maillons, tout en respectant les conditions initialement d6finies pour la chaine et les

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caract6ristiques sp6cifiques fi chacun des maillons (exigences trophiques, type de milieu). La derni&e des ces contraintes impose des conditions exp6rimentales tr+s bien d6termin6es, rutilisation de populations homog6nes d'un point de vue g6n6tique et la n6cessit+ de travailler sur des lots importants.

Prdsentation des esp~ces La souche Chlorella vulgaris 222 provient de ralgoth6que du Mus6um d'Histoires Naturelles de Paris (France). Les cultures, r+alis6es en milieu septique (Moyse, 1956), sont soumises h une photop6riode de 16h et maintenues ~ la temp6rature de 26°C _+ 0.5 °C. La biomasse des chlorelles est estim6e par des mesures pond6rales (poids sec) apr+s filtration des suspensions algales (fiitre Millipore, type GS 0.22/tm) et, indirectement, par la mesure de la densit6 optique des +chantillons (2 = 665 nm). La souche Daphnia magna Strauss, fournie par rInstitut de Recherche de Chimie Appliqu6e de Vert le Petit (France), est 6lev6e dans un milieu reconstitu6 (eau synth&ique de rivi6re--ESR--Frear & Boyd, 1967), ~ la temp&ature de 21 °C +_ 0.5°C. Les daphnies sont nourries ~i partir des algues pr6sentes dans le mileu d'61evage. Les jeunes, pr61ev6s r6guli+rement par filtration, sont stock,s et utilis+s, par lots homog+nes, pour les exp6rimentations. Le d6nombrement des individus est fait au moyen d'un compteur 61ectronique; des mesures pond6rales (poids frais--poids sec) sont r6alis6es sur des lots de 500 daphnies. Conditions de contamination Les parts respectives des deux voies de contamination (directe et trophique) sont appr6ci+es au moyen de trois chaines alimentaires: Chaine l~Contamination globale par voies directe et trophique. Chaine 2--Contamination directe: La contamination mercurielle est r6alis6e par le milieu; l'apport alimentaire est identique mais la nourriture n'est pas contamin6e. Chalne t6moin--II n'y a aucune contamination trophique et directe; les enchainements alimentaires sont bas6s sur le m6me protocole. Dans la contamination par voie directe, chaque maillon est expos6 ~ une concentration initiale identique de contaminant dans le milieu. Cette concentration doit &re suffisamment faible pour 6tre proche de celles rencontr6es dans les 6cosyst+mes naturels et pour correspondre ~, des doses subi~tales pour chacune des esp6ces consid6r6es, dans les conditions exp+rimentales retenues. Cette concentration sera d+finie ~ partir des r+sultats des tests d'inhibition de croissance ou des tests de mortalit6 obtenus sur l'esp+ce la plus sensible au polluant, cette esp6ce 6tant probablement l'une de celles constituant les deux premiers maillons de la chaine. Toutefois, la capacit6 d'accumulation du m6thylmercure par Chlorella vulgaris r6duit consid+rablement la contamination par voie directe du maillon daphnies.

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Lors de l'intoxication par voie trophique, le transfert du mercure entre les maillons successifs doit &re optimisb afin de mettre en 6vidence les processus de bioamplification le long de la chaine. 11est donc important de d6finir avec pr6cision les conditions exp~rimentales de contamination du syst6me 'eau-chiorelles-daphnies'. L'61aboration d'un protocole prbsuppose la connaissance approfondie de l'influence de chaque param6tre interagissant au sein du syst+me: comportement du mercure en pr6sence de chlorelles, d6veloppement des organismes, taux de transfert alimentaire entre les chlorelles et les daphnies, volume des milieux, densit6 des populations, influence de la temperature, etc. Dans un premier temps, la capacit6 de fixation du m6thylmercure par Chlorella vulgaris doit &re estim6e en fonction de la dur6e de l'exposition et de la temp6rature du milieu. Le contaminant sera introduit, ~ la concentration d&ermin6e par les tests d'inhibition de croissance ou les tests de mortalit6, dans une suspension d'algues dont la concentration et le volume ont 6t6 &ablis au pr6alable, en fonction de la demande alimentaire du mailton Daphnia magna. Les r+sultats obtenus permettront de fixer la dur6e de rexposition des aigues dans le milieu contamin6, d6finissant ainsi le moment de l'introduction des populations de daphnies. Pour le consommateur primaire, une p6riode unique de contamination ou un cycle de renouvellement de la suspension algale sera choisi en fonction de la dynamique de l'accumulation du mercure par Daphnia magna, en relation avec les caract6ristiques de son cycle de d~veloppement et avec rinfluence du facteur temp6rature. La quantification de microdoses de contaminant pr6sent dans reau ou dans les organismes nous a conduit fi utiliser l'isotope radioactif du mercure --Hg203--, en dilution isotopique maximale. Les mesures de radioactivit6 sont effectu6es sur un compteur Gammatic type PE200; la sensibilit6 de l'appareil permet de mesurer des concentrations minimales de 0.2 #g litre- 1. Les concentrations de polluant fix+ par les algues sont estim~es apr6s dosage des filtrats de suspension de chlorelles (filtre Millipore 0.22/~m). Aux concentrations retenues (1/~g litre- 1) les dosages effectu6s sur des filtres compos6s d'esters de cellulose purs n'ont pas r6v616 d'accrochage de mercure. Les concentrations sont exprim6es en/~g de mercure par gramme -poids sec- de chlorelles. Dans les daphnies, elles sont exprim6es en/~g de m6tal par gramme -poids frais- ou par nombre d'individus (6chantillons de 60 daphnies). Les 6chantillons sont s6par6s de leur milieu d'exp+rimentation par filtration sur tamis (mailles de 0.5 mm × 0-5 mm) et rinc+s plusieurs fois avec de reau distill+e avant leur dosage. Les r~sultats pr6sent6s pour ces deux maillons correspondent ~ des valeurs moyennes &ablies pour chaque temperature. Les intervalles de confiance sont calcul6s fi raide du t de Student (+t(S/x/~); t = t de Student pour ~ = 0.05; S = 6cart type de la distribution; n---effectif de l'6chantillon). L'ensemble des r6sultats est obtenu fi partir d'exp6rimentations ind6pendantes r6alis6es au cours de plusieurs mois.

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Les exp6rimentations sont effectu6es dans des poches en poly&hyl~ne plac6es dans un syst6me thermo-r6gul& la photop~riode &ant fix6e ~ 16 h (tubes fluorescents 65 W). Chaque unit6 de contamination correspond, pour le maiUon Daphnia magna, ~t 1000 individus plac6s dans 3 iitres de milieu.

RESULTATS ET DISCUSSION

D~finition des seuils de toxicitk aigue La sensibilit6 r6actionnelle de Chlorella vulgaris face ~ une contamination par le m&hylmercure est estim~e, pour chacune des trois temperatures--10 °, 18 ° et 26 °C - - p a r le taux d'inhibition de la croissance des suspensions d'algues, en fonction de la dur6e d'exposition et de la concentration du m6tal dans le milieu au temps z6ro. Le taux d'inhibition fi l'instant 't' est obtenu par le rapport [(DOt - DOt)/DOr]t x 100 dans lequel DOt repr6sente la densit+ optique d'une suspension t~moin et DO1 celle d'une suspension contamin6e. Le m6thylmercure est introduit dans trois litres d'eau synth~tique de rivi6re contenant 25 mg -poids sec- d'algues. La composition du milieu et la quantit+ d'algues ont 6t+ d6finies au pr6alable en fonction des exigences du maillon daphnies. Les courbes 6tablies (Fig. 1) traduisent l'augmentation de l'inhibition de la croissance en fonction de la quantit6 initiale de mercure. Cette 6volution n'est pas proportionnelle aux concentrations du polluant dans le milieu, plusieurs param6tres intervenant probablement ~ ce niveau: capacit6 de fixation du mercure par les chlorelles, quantit~ de mercure libre dans le milieu en fonction du temps, index mitotique. A 10°C, la croissance des populations 't6moin' +tant tr6s ralentie, les mesures de densit6 optique, effectu6es sur les 6chantillons contamin~s/t 1-5 et 10 #g litre- ~ne permettent pas d'observer de variations significatives. Seule la concentration initiale de 100/~g litre- 1 de m6thylmercure, provoque une inhibition de la croissance des algues; apr~s 168 heures d'exposition, celle-ci est de 50 %. Par contre fi 18 °C, les taux d'inhibition atteignent des valeurs maximales, sup6rieures fi celles observ6es/t 26 °C. Dans tous les cas, aucun effet inhibiteur de la croissance de chlorelles, mesurable par la m6thode retenue, n'est enregistr6 pour une concentration initiale de 1/~g litre-1 de m&hylmercure dans le milieu. Le protocole suivi pour la d&ermination des doses 16tales de m&hylmercure vis-fi-vis des populations de Daphnia magna repose sur l'~tude des CLso par contamination directe (concentrations 16tales pour 50 % de la population test+e). Le test utilis6 (Cabridenc & Lundhal, 1974) nous a permis de montrer, aux trois temp6ratures--10 °, 18 ° et 26°C--que la concentration initiale de 1 #g litre-1 de m&hylmercure dans le milieu est sub-l&ale pour l'esp~ce consid+r+e (Delarche & Ribeyre, 1978). Des tests de mortalit+ ont ~galement permis de v6rifier la non-16talit6 de cette concentration pour Gambusia affinis et Salmo gairdneri. En conclusion, la concentration de 1/tg litre-~ de m&hylmercure dans l'eau s'av+re sub-l&ale pour chacune des esp6ces intervenant dans notre module. Elle sera

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M E T H Y L M E R C U R Y IN A Q U A T I C F O O D C H A I N S

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Fig. 1. Taux d'inhibition de la croissance de Chlorella vulgaris par le m6thylmercure(A 0.001 ppm, B 0.005 ppm, C 0.01 ppm, D 0.1 ppm). donc retenue pour les exp6rimentations portant sur rensemble de la chaine trophique.

Dynamique de la fixation du mbthylmercure par Chlorella vulgaris en relation avec la tempbrature du milieu La vitesse de fixation du m6thylmercure par Ctilorella vulgaris, aux trois temp6ratures--10 °, 18 ° et 26°C---est estim6e par le taux de fixation [(NFo - Fo)/NFo]t x 100, dans lequel Fo repr6sente la concentration en mercure d'un filtrat de 5 ml de suspension d'algues (filtre Millipore 0-22/an), NFo celle de 5 ml de

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suspension non filtr6e mesur6e au temps z6ro. Les r6sultats obtenus (Tableau 1, Fig. 2) font apparaitre que, quelle que soit la temperature du milieu, le taux de fixation est sup+rieur fi 75 ~o deux heures apr6s I'introduction du polluant. Au temps 24 h, ce taux est proche de 100 ~o, traduisant une tr+s grande vitesse de fixation, dans les conditions particuli+res de nos exp6rimentations. Ces r+sultats ne permettent pas TABLEAU 1 DYNAMIQUES DE LA FIXATION DU METHYLMERCUREPAR Chlorella

vulgaris.

( Intervalles de confiance i~ 0.95) Dur6e (h)

10°C

Temp#r ature 18°C

26°C

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0 51 + 7

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-78 + 4

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Dur6e (heures)

Fig. 2. Taux de fixation du m~thylmercure par Chlorella vulgaris. d'estimer les participations respective s des processus passif et actif (mercure adsorb~ ou mercure accumul~ dans la cellule) ni d'appr~cier l'incidence de la temperature. Bien qu'une p~n&ration active du mercure ne soit pas fi exclure, il apparait que les processus purement physico-chimiques de f x a t i o n soient pr~dominants. En effet, G l o o s c h e n k o (1969) trouve, chez la diatom6e marine C h a e t o c e r o s c o s t a t u m , une concentration deux fois plus forte du m~tal dans les cellules tu~es puis expos6es au polluant. M a c k a et al. (1979) mettent en ~vidence sur C h l a m y d o m o n a s reinhardi,

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une capacit+ d'accumulation du mercure inorganique quasi identique pour des cellules vivantes ou mortes. Cette tr6s grande capacit6 de fixation du mercure par le phytoplancton, associ6e 5. raccrochage sur les mati6res organiques en suspension, explique les faibles teneurs de mercure libre dans les 6cosyst6mes aquatiques. De plus, ces deux ph6nom6nes sont 5. la base de la pr6dominance de la contamination des r6seaux trophiques et des fortes quantit6s de m+tal trouv6es dans les s6diments (Meybeck, 1978). L'optimisation de la bioaccumulation 6tant atteinte au bout de 24 h, cette dur6e d'exposition au contaminant sera retenue pour Chlorella vulgaris, avant l'introduction du consommateur primaire Daphnia magna. Le fort pouvoir d'accrochage du m6thylmercure par les algues r6duit consid6rablement les quantit6s de mercure 5. l'&at libre iors de l'introduction des daphnies (pourcentage de mercure libre infbrieur fi I0~o): la contamination du consommateur primaire se fera donc essentiellement par voie trophique. Accumulation du mercure par Daphnia magna en fonction de la temperature Par souci de reproductibilit6, des lots homog~nes de daphnies sont constitu6s et mis en experimentation pendant une p6riode d6finie de leur cycle de d6veloppement. Durant celle-ci, les modifications portant sur les organismes ou sur les populations doivent 6tre aussi faibles que possible. Chez les femelles parth6nog6netiques, 61ev6es ~i 21 °C, les premiers embryons apparaissent fi partir du 1 l~mejour environ. Afin de maintenir des dur6es d'intoxication identiques pour chaque individu, il est n6cessaire de disposer de populations agnes de moins de 11 jours en fin d'exp6rimentation et, de ce fait. d'61iminer les possibilit+s de naissance de jeunes pendant la dur~e d'intoxication. Les premiers jours du cycle de d6veloppement des daphnies correspondent h une phase de croissance tr6s rapide, avec une fr6quence 6lev6e de mues. Ainsi, la p6riode favorable fi la contamination de populations homog6nes se situe entre le 56me et le 106me jour de leur cycle de d6veloppement. Afin de minimiser les fluctuations li6es aux variations intrasp6cifiques, nous avons choisi une p6riode d'intoxication s'6tendant du 66me au 96me jour. Des experimentations pr61iminaires (Boudou et al., 1977) nous ont permis de d6finir les concentrations en algues n6cessaires pour nourrir 1000 daphnies (unit6 de contamination): 8 mg litre- 1 -poids sec- 5. 10 ° et 18 °C et 25 mg litre- ~ -poids sec- ~i 26 °C. Le niveau d'acclimatation d'un poikilotherme +tant un facteur agissant sur sa capacit6 de fixation d'un polluant, des r6sultats comparatifs entre populations acclimat6es et populations non acclimat+es (10 ° et 26°C) ont +t6 &ablis pour Daphnia magna. Ceux-ci n'ont pas mis en 6vidence de diff+rences significatives entre les teneurs mesur6es dans les organismes appartenant 5.ces populations (Delarche & Ribeyre, 1978). Ainsi, dans le cadre de nos chaines trophiques exp+rimentales, les daphnies sont utilis+es sans acclimatation pr+alable. La dynamique de la fixation du mercure par les daphnies, suivie au cours de la p6riode de quatre jours (d6finie pr6c6demment comme dur6e maximale de

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contamination) est mesur6e aux trois temperatures--10 °, 18 ° et 26°C (Tableau 2, Fig. 3). Les teneurs en mercure sont mesur~es sur des lots de 1000 daphnies, pris aux temps t = 6, 24, 48, 72 et 96 h. A 26 °C, nous observons une phase de fixation rapide durant les 48 premi6res heures, suivie d'un palier correspondant fi l'6puisement progressif du milieu en chlorelles contamin6es. A 18 °C, l'augmentation des teneurs en fonction de la dur~e de contamination fait apparaitre une discontinuit~ du TABLEAU 2 DYNAMIQUESDE LABIOACCUMULATIONDU METHYLMERCUREPAR Daphnia magna. (Intervalles de

confiance ~i 0-95) Dur#e (h)

10°C

Concentration en mercure (Itg/60 daphnies) 18°C 26°C

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Dur~e (heures)

Fig. 3.

Fixation du m(hhylmercure par Daphnia magna en fonction de la dur~e de contamination.

ph6nom6ne d'accumulation entre 24 et 48 h. Cette diminution peut s'expliquer par la perte du mercure contenu dans les mues; elle serait rendue observable du fait de l'homog6n6it6 des populations (fige, taille). A 10 °C, apr6s 4jours de contamination, la concentration du mercure dans les daphnies est plus faible que celle enregistr6e ~i 18°C. Cette diff6rence est la r6sultante de deux m6canismes inverses, libs ~ la situation hypothermique dans laquelle se trouvent les organismes, le premier 6tant pr6dominant.

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(i) Diminution de ta nourriture ing6r6e entrainant celle de ta quantit6 de mercure absorbS. (2) Ralentissement du d6veloppement des individus et de la fr6quence des mues, r6duisant ainsi les pertes de mercure. Chez la daphnie, nos r6sultats font ressortir la participation indirecte des mues dans les m6canismes d'excr~tion du mercure. Ce ph6nom6ne ~tant directement lib fi la temp6rature du milieu, il intervient fortement sur les quantit6s de mbtal bioaccumul6; ceci est mis en 6vicence gr~.ce ~i l'6tude dynamique des teneurs en mercure chez Daphniamagna, ~ 10 °, 18 ° et 26°C. Ainsi, l'&ude compar6e des r~sultats pour ces trois temp+ratures n'est qu'une analyse relative des processus d'accumulation du mercure fi partir des chlorelles contamin6es. Toutefois, ces incidences secondaires du facteur temperature font partie des processus naturels; ils soulignent l'importance et la difficult6 de l'approche 6cotoxicologique des mecanismes de bioaccumulation. Actuellement, des recherches sont entreprises afin de quantifier cette forme indirecte d'excr6tion du mercure; elles reposent sur la r6cup6ration des mues et leur dosage. Dans le cadre des &udes de bioamplification du m&hylmercure le long de la chaine trophique exp6rimentale, la dur6e de contamination du maillon Daiphnia magna est fix~e fi 96h: cette dur6e r6pond fi la fois fi la recherche de concentrations optimales et au souci de recueillir des r6sultats pr6cis et reproductibles. A titre d'exemple, les concentrations en mercure enregistrbes sur 'n' lots de 60 daphnies, pr~lev6s sur des populations contamin6es lors du fonctionnement de la chaine trophique exp6rimentale (Boudou et al., 1979b; Ribeyre et al., 1980) sont de: 0.164 + 0-013 #g Hg/60 daphnies (n = 78), 5. 10°C 0"203 + 0.019 pg Hg/60 daphnies (n = 74), fi 18°C 0-238 _+ 0.019 pg Hg/60 daphnies (n = 40), fi 26°C. Malgr6 les nombreuses sources de variabilit6 pouvant intervenir dans l'61aboration des r6sultats--degr6 d'homog6n~it6 des populations, erreurs de dosage, 6volution des facteurs abiotiques, variations intrasp6cifiques, les intervalles de confiance sont relativement faibles, traduisant la bonne reproductibilit6 des r6sultats. Les mesures pond6rales des daphnies, effectu6es fi 18 °C (Tableau 3) permettent d'6valuer fi 9800 le facteur de concentration du polluant/poids frais. (Facteur de concentration = Hg/mg daphnies/Hg/ml eau.) CONCLUSION

Les 6tudes conduites sur ces deux maillons montrent la n6cessit6 d'envisager un syst6me 'eau-chlorelles-daphnies', et non de consid6rer chaque maillon ind6-

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F. RIBEYRE, A. BOUDOU, A. DELARCHE TABLEAU 3 ESTIMATION PONDERALEDE Daphnia magna: CORRELATION'POIDS FRAIS--POIDSSEC'

No. dchantillon

Poids frais (g)

Poids sec 24 h (g)

No. bchantillon

Poids frais (g)

Poids sec 24 h (g)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0.183 0'181 0'216 0'152 0"146 0'193 0'175 0"175 0.243 0-162 0"156 0.201 0'168 0'152 0"210 0.241 0'142 0.160 0.164 0.186

0.0141 0.0128 0.0169 0"0131 0"0117 0"0133 0"0130 0"0135 0"0152 0-0138 0"0136 0-0131 0.0105 0"0135 ---0-0140 0-0152 0.0160

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

0'231 0'184 0'188 0-195 0'235 0"215 0'173 0'179 0.182 0"098 0-145 0'172 0"157 0'144 0"111 0'144 0'150 0-099 0'176 0'149

0"0167 0'0144 0'0149 0'0176 0'0187 0"0149 0"0153 0.0138 0"0142 0-0100 0"0110 0-0120 0"0130 0"0115 0"0120 0"0092 0"0095 0.0078 0"0132 0"0139

R~sultats: Moyenne poids frais (g) = 0.173 _ 0.011. Moyenne poids sec (g) = 0.0134 + 0-0018. Coefficient de corr+lation: r = 0.78.

pendamment, La quantit6 d'algues par unit6 de contamination est d6finie en fonction des exigences trophiques de Daphnia magna. L'&ude de la dynamique de la fixation du mercure par Chlorella vulgaris a montr6 que la quasi totalit6 de contaminant pr6sent dans le milieu est fix+ en moins de 24 h (fixation sup&ieure/~ 90 % du mercure initial); par cons+quent, la contamination du maillon Daphnia rnagna se fait essentiellement par vole trophique. En r+sum6, les conditions retenues pour ce syst+me, dans le cadre de nos exp&imentations sur les chaines trophiques, sont: (1) Concentration initiale de m6thylmercure dans i'eau: 0.001 ppm. (2) Concentration de chlorelles: 8 mglitre- 1 -poids sec- fi 10 ° et 18°C et 25 mglitre-~ -poids sec-/t 26°C, pour un volume de 3 litres d'ESR. (3) Populations de 1000 daphnies, dont l'introduction dans la suspension de chlorelles contamin+es est effectu+e 24 h apr6s celle du contaminant. (4) Dur6e de contamination de 4jours pour Daphnia magna, sans acclimatation pr6alable des organismes fi la temp6rature choisie (10 °, 18 o et 26 °C). Le facteur temp&ature n'entraine pas, dans nos conditions exp+rimentales, de modifications significatives de la vitesse et de la capacit~ de fixation du m+thylmercure par les chlorelles. Par contre, il intervient sur les concentrations des

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daphnies, notamment par l'interm6diaire de la fr6quence des mues et par les quantit6s de chlorelles ing6r6es. Une quantification des pertes li6es aux mues est actuellement ~ r6tude. Les exp6rimentations ult6rieures devraient permettre d'une part, d'augmenter les performances du protocote de contamination du syst6me'eau-chlorelles-daphnies', en accroissant par exemple les concentrations en mercure du producteur, et d'autre part, d'6tudier comparativement les effets d'un autre d6riv6 (d6riv6 inorganique: HgC12) ou les incidences de diff6rents param6tres du milieu (pH, mati6res organiques) sur les processus de bioaccumulation.

REMERCIEMENTS

Cette 6tude a 6t6 r6alis6e avec la participation financi6re du Minist6re franqais de l'Environnement et du Cadre de Vie (Comit6 scientifique 'Contamination des chaines biologiques') et de la Commission des Communaut6s Europ6ennes (Direction g6n6rale des recherches).

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