Toxicologie de l'environnement

Actualisation sur l'Introduction aux interactions Homme, Environnement et Santé

• Fiche de cours numéro 5, partie 1 (pages 1 à 13).

Définitions en Référentiel Anthropologique

• Un état pathogène est induit par un facteur environnemental physique ou biologique limitant l'alimentation, la croissance, la reproduction ou l'intégrité physique et mentale d'un individu.
• Plus une espèce est évoluée, plus elle tend à s'émanciper de son milieu naturel. Chez l'homme, cela se traduit par une interdépendance accrue entre individus, formant des sociétés humaines dépendantes les unes des autres.

Chiffres OMS

• 75% des décès mondiaux sont liés à l'environnement, représentant 40 millions de morts par an.
• 2 milliards de personnes souffrent d'affections liées à la pollution de l'eau et au manque d'hygiène, entraînant la mort de 5 millions d'enfants par an, principalement à cause de diarrhées.

Problématiques

• Dans les pays industrialisés, les problèmes sont principalement induits par les technologies modernes, notamment les pollutions chimiques de l'air, du sol, de l'eau et de la chaîne alimentaire. Ces risques sont généralement acceptés par la population.
• Dans les pays en voie de développement (émergents), les problèmes sont liés à l'insalubrité, aggravée par les climats chauds et humides, avec une prédominance des pollutions biologiques liées à des germes dits "fécaux".

Concept d'Écologie

• Un écosystème est une unité fonctionnelle formée par l'ensemble des êtres vivants (biocœnose) et leur environnement physico-chimique (biotope), incluant leurs interactions.
• La biosphère est l'ensemble des écosystèmes à la surface de la planète, une couche où la vie est possible grâce à la présence d'eau liquide et à un flux continu de lumière solaire, seul apport énergétique.

Flux d'énergie dans les écosystèmes

• L'énergie solaire parvient à la biosphère sous forme concentrée (ultraviolets) et est la seule source d'énergie pour les êtres vivants.
• Les autotrophes utilisent directement cette énergie pour synthétiser leur propre matière organique (plantes, cyanobactéries).
• Les hétérotrophes utilisent indirectement cette énergie en consommant les plantes ou d'autres organismes, transformant l'énergie solaire en énergie biochimique.
• La dégradation oxydative permet la récupération de l'énergie via la cassure des liaisons moléculaires.
• Le flux d'énergie est unidirectionnel à travers les êtres vivants qui peuplent la biosphère.

Lois de la Thermodynamique et Écosystèmes

• La quantité d'énergie dans l'univers est constante, passant d'une forme concentrée à une forme diluée (Loi de Lavoisier : "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme").
• L'évolution est irréversible, passant de l'énergie libre (ordonnée, concentrée) à l'énergie dissipée sous forme de chaleur (désordonnée, diluée), illustré par le passage des ultraviolets aux infrarouges.

Phénomènes Écophysiologiques Fondamentaux

• La photosynthèse, rendue possible par la chlorophylle, convertit l'énergie solaire en énergie biochimique à partir d'eau, de CO2 et de sels minéraux, cassant des molécules pour libérer l'oxygène et des sucres.
• La respiration dégrade les matières organiques en milieu aérobie pour libérer de l'énergie stockée sous forme d'ATP, un processus remplacé par la fermentation en absence d'oxygène.

Cycles de la matière

• Les interactions entre biotopes et biocœnoses, en système fermé, alternent des substances minérales et organiques (cycles biogéochimiques).
• Le fonctionnement est rendu possible grâce à la complémentarité des métabolismes des êtres vivants.

Chaînes et Réseaux Trophiques

• Les relations trophiques représentent les liens alimentaires entre les êtres vivants d'un écosystème selon leur fonction écologique.
• Il existe 3 catégories d'êtres vivants : producteurs (autotrophes), consommateurs (hétérotrophes), et décomposeurs (saprotrophes).
• Les producteurs convertissent l'énergie solaire en énergie biochimique (photosynthèse).
• Les consommateurs dépendent des producteurs pour se nourrir.
• Les décomposeurs utilisent la matière organique morte pour assurer sa minéralisation.

Production et Productivité

• L'énergie solaire conditionne la production de matière vivante dans la biosphère (biomasse).
• La production primaire est générée par les espèces autotrophes, la secondaire suite à l'ingestion des espèces autotrophes.
• Le taux global d'assimilation photosynthétique est la quantité de matière organique produite par l'énergie solaire.
• La production secondaire est le taux d'accumulation de matière vivante au niveau des hétérotrophes.
• La pyramide écologique représente de manière géométrique le flux d'énergie d'un écosystème, avec l'homme au sommet.
• Les xénobiotiques sont des substances étrangères à l'environnement qui peuvent être incorporées par le réseau trophique, entraînant la bioaccumulation et l'amplification biologique.

Risques Naturels: Intoxications par les Champignons

• Les champignons synthétisent des métabolites primaires (nécessaires) et secondaires (toxiques), comme l'Amanite phalloïde.
• Les champignons comestibles peuvent accumuler des composés toxiques de l'environnement via leur mycélium, de façon non spécifique.
• Ils peuvent accumuler au moins 16 éléments traces métalliques (ETM), comme le cadmium, entraînant des intoxications chroniques.
• Les champignons peuvent accumuler des radioéléments (césium), avec des conséquences sur la santé (cancers, troubles métaboliques, malformations).
• Il est conseillé de ne pas ramasser les champignons dans des lieux potentiellement contaminés.

Risques Naturels: Mycotoxicoses Alimentaires

• Les mycotoxines sont des composés chimiques toxiques produits par des moisissures, contaminant les denrées alimentaires.
• La contamination survient lors de mauvaises conditions de stockage, entraînant une accumulation dans la chaîne alimentaire en raison de leur faible biodégradabilité.
• Les principaux producteurs de mycotoxines sont Aspergillus, Penicillium, Fusarium et Alternaria.
• Les principales mycotoxines incluent les aflatoxines (B1, B2, G1, G2), les ochratoxines A et la patuline.
• Ces toxines peuvent causer des problèmes sanitaires chroniques et représentent une menace, surtout pour les enfants.
• La prévention passe par des techniques culturales adaptées et de bonnes conditions de stockage.

Risques Naturels: Le Pollen

• Le pollen, de petite taille, est facilement transporté par le vent et peut provoquer des aérobiollines
• L'aéropalynologie étudie les pollens transportés par le vent grâce à des capteurs (Réseau National de Surveillance Aérobiologique).
• L'augmentation de la fréquence de certaines espèces allergisantes (graminées, cyprès, aulnes) est liée à la dégradation de la paroi du grain de pollen par la pollution, fragilisant les muqueuses respiratoires.
• L'ambroisie, une espèce envahissante, émet de grandes quantités de grains de pollen, provoquant des problèmes de santé.

Contamination de la Chaîne Alimentaire par des Xénobiotiques : Pesticides

• Les pesticides sont des composés chimiques utilisés pour détruire une partie des êtres vivants dans un écosystème: herbicides, insecticides, rodenticides et fongicides.
• L'utilisation de pesticides représente une révolution verte, mais leur grande diversité chimique pose des problèmes.
• Ils peuvent causer des maladies neurodégénératives, des cancers, des troubles endocriniens et des malformations fœtales.
• Un profil de la toxicité chronique est encore mal connu.
• L'agriculture reste malgré tout importante mais elle est maintenant règlementée avec un contrôle obligatoire.

Contamination de la Chaîne Alimentaire par des Xénobiotiques : Exemple du DDT

• Le DDT, premier pesticide organique de synthèse, est un insecticide produit en masse à partir de 1943.
• Il a une faible biodégradabilité et une forte lipophilie, entraînant une rémanence dans l'environnement et une bioaccumulation le long de la chaîne alimentaire et une toxicité importante (cancers, troubles fertilité, autisme néonatal).

Introduction de Xénobiotiques dans le Réseau Trophique

• Polluants d'origine industrielle, comme les PCB (polychlorobiphényles) et les dioxines, s'introduisent et se propagent dans le réseau trophique.
• Les PCB, interdits en France depuis 1987, sont des composés aromatiques organochlorés de synthèse, non biodégradables, qui se dispersent facilement dans les milieux aquatiques et contaminent l'homme via l'alimentation.
• Les dioxines, dérivées des PCB, sont produites lors de processus de combustion et sont très toxiques, entraînant des cancers et une immunodépression.