Modélisa)on graphique de la biodisponibilité des métaux pour le ver de terre Léa Beaumelle, Denis Vile, Isabelle Lamy, Franck Vandenbulcke, Frédéric Gimbert, Mickaël Hedde Contexte Méthodes Résultats Biodisponibilité : trois étapes (1) Disponibilité : Pools de métaux poten7ellement absorbables (2) Absorp7on : une par7e des métaux disponibles pénètre dans l’organisme (3) Biodisponibilité toxicologique : une par7e des métaux internes conduit à une réponse biologique Harmsen et al. (2007), ISO 17402 (2008) Disponibilité Conclusions Racine plante Adsorbés sur cons)tuants du sol Composés séquestrés Dissous dans la solu)on du sol Ver de terre Biodisponibilité environnementale Biodisponibilité toxicologique Nombreuses méthodes : Lesquelles choisir/normaliser? 2 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Approche dominante mécaniste Concentra)ons élevées, contamina)ons ar)ficielles, etc. Faible dose Disponibilité Paramètres physico-‐chimiques Vieillissement dans sols contaminés historiquement Biodisponibilité environnementale Sols mul7-‐ contaminés Biodisponibilité toxicologique Contexte sélec7on de méthodes pour déterminer biodisponibilité Premier critère de choix = robustesse 3 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Faire le lien entre les méthodes de détermina7on Disponibilité Méthodes chimiques (sol) Méthodes les plus reliées entre elles Rela)ons deux à deux Biodisponibilité environnementale Méthodes biologiques (présence de métaux) Or rela)ons de causalité Biodisponibilité toxicologique Méthodes biologiques (effets) Deuxième critère : Méthodes reliées entre elles selon ceRe structure Comment prendre en compte la structure causale ? 4 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Modèle par équa7ons structurelles (SEM) Représenter rela)ons causales Mesures chimiques Disponibilité Représenter variables non observées (variables latentes) • Chaque étape = variable latente reflétée par plusieurs mesures • Trois étapes reliées entre elles par des rela)ons causales Biodisponibilité environnementale Mesures biologiques Mesures biologiques Biodisponibilité toxicologique Quelles méthodes vérifient ces rela7ons dans des sols contaminés in situ ? 5 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Vers de terre Bioindicateurs de la qualité des sols Exposés et sensibles Rela7ons métaux -‐ Vers de terre Beaucoup étudiées mais Méconnaissance des liens disponibilité – absorp)on – impact Quelles sont les formes disponibles ? 6 Modèle testé Construc7on du modèle : indicateurs classiques Disponibilité Concentra)on totale métal Effet direct ? Biodisponibilité environnementale Vers exclusivement exposés aux métaux facilement disponibles ? Métaux en solu)on, facilement extrac)bles Teneurs internes (frac)ons subcellulaires) Biomarqueurs Biodisponibilité toxicologique (différents modes d’ac)on des métaux) 7 Contexte Méthodes Résultats Choix de 31 sols Conclusions Sols agricoles, contamina)on diffuse, de long terme Paramètres contrastés Exposi7on vers de terre Aporrectodea caliginosa (Savigny) Gradients Cd, Pb et Zn 21 jours en microcosmes 8 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Quan7fica7on des métaux : sols et animaux CaCl2 Disponibilité Dissous Extrac)on Calculs théoriques Ion libre [interne] Biodisponibilité environnementale [cytosol] Teneurs internes totales Frac)onnement subcellulaire [débris] [granules] Expression mt Biodisponibilité toxicologique Enzymes Réserves Biomasse Analyse biomarqueurs Expression gène mt Ac)vités enzyma)ques (CAT, GST) Réserves énergé)ques Biomasse 9 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Analyse du modèle Matrice covariances observées Matrice covariances prédites (1) Es7ma7on des paramètres (2) Evalua7on qualité du modèle (3) Modifica7on du modèle 10 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Modèle SEM Cd Structure cohérente avec les observa7ons Indicateurs non retenus : Teneur interne totale et cytosol Biomarqueurs (tous sauf mt) 11 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Biomarqueurs et Cd Indicateur de biodisponibilité sensible et robuste 12 Contexte Méthodes Résultats Conclusions SEM Cd : Quelles formes disponibles? Effet direct de la teneur totale Pools facilement disponibles ne suffisent pas à expliquer la biodisponibilité du Cd Vers de terre exposés à de mul7ples formes de Cd Rôle de l’exposi7on par inges7on 13 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Per7nence méthodes de détermina7on Cas de sols contaminés in situ et d’un ver de terre endogé Disponibilité Métaux facilement disponibles : insuffisant Teneur totale : indicateur per)nent? Intègre de mul7ples formes disponibles Hypothèse: métaux facilement disponibles = source principale Bioaccessibilité Disponibilité Dynamique MOS Biodisponibilité toxicologique -‐ Réponse robuste à l’échelle du gène -‐ Autres biomarqueurs : variabilité Perspec?ves Mul7-‐contamina7on Biodisponibilité toxicologique 14 Contexte Méthodes Résultats Conclusions Poten7alités du SEM pour appréhender la biodisponibilité Confronter théorie causale – observa)ons Disponibilité Manipuler des variables non observées Biodisponibilité environnementale Un ou7l pour synthé7ser et structurer les rela7ons entre variables observées Biodisponibilité toxicologique 15 Merci [email protected]
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