Les produits pharmaceutiques et de soin personnel en milieu marin : prédiction des concentrations environnementales et étude des effets sur le métabolisme endogène d’organismes exposés

Pharmaceutical and personal care products in the marine environment : prediction of the environmental concentrations and study of the effects on endogenous metabolism of exposed organisms

• Auteur / Autrice : Lauren Arpin-Pont
• Direction : Hélène Fenet, Maria Elena Gomez Hernandez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrogéologie
• Date : Soutenance le 27/11/2015
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : HydroSciences (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Fenet, Maria Elena Gomez Hernandez, Marie-Pierre Halm-Lemeille, Emmanuelle Vulliet, Hélène Blanchoud, Carole Cossu-Leguille
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie-Pierre Halm-Lemeille, Emmanuelle Vulliet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mer -- Pollution

Pollution médicamenteuse

Environnement

Médicaments

Mots clés libres

Ppcp

Occurrence

Eau

Sédiments

Organismes

Pec

Ppcp

Occurrence

Water

Sediments

Organisms

Pec

Résumé

La question de la contamination du milieu marin par les produits pharmaceutiques et de soin personnel (PPCP) se pose depuis une vingtaine d’années seulement. La principale source de contamination de ces substances se révèle être les stations d’épuration (STP) rejetant directement ou non leurs effluents traités en mer, les traitements employés dans ces stations n’étant pas toujours efficaces pour éliminer ces substances. Le premier objectif de la thèse a été d’évaluer l’état des lieux de la contamination du milieu marin par les PPCP, par une étude approfondie de la littérature, et ce dans les différents compartiments du milieu marin, l’eau de mer, les sédiments et les organismes. La contamination du milieu marin est évaluée principalement par des mesures ponctuelles in situ des concentrations des molécules. Cependant, pour obtenir une vision globale de la répartition de ces contaminants, la multiplication des campagnes d’échantillonnage rend cette méthodologie coûteuse en temps et en matériel. Des approches basées sur la modélisation des concentrations environnementales dans le milieu, par la détermination de concentrations environnementales prévisibles (PEC), peuvent être utilisées en complément ou à la place des mesures in situ. Les PEC constituent la première étape de l’évaluation du risque environnemental (ERE) et permettent d’évaluer l’exposition des organismes non cibles à ces substances. Cependant, pour être précise, cette estimation des concentrations doit être affinée en tenant compte des caractéristiques propres au site étudié. Le deuxième objectif de la thèse a été de proposer une méthodologie de calcul des PEC affinée de molécules pharmaceutiques et de leurs métabolites en zone côtière à l’aide d’un modèle hydrodynamique adapté. Deux molécules modèles ont été choisies, la carbamazépine et la venlafaxine. Afin d’évaluer le risque posé par les molécules pharmaceutiques, il est nécessaire de connaître les effets de ces substances sur les organismes. Actuellement, peu de données sont disponibles sur les organismes marins, contrairement aux organismes d’eau douce. De plus, l’ERE est bien souvent basée sur les résultats de tests standardisés, étudiant les effets à l’échelle de l’individu à des concentrations plus élevées que dans l’environnement. D’autres tests, effectués à des niveaux d’organisation biologique plus bas, sont plus sensibles à des faibles concentrations d’exposition, et sont donc plus pertinents en milieu marin. Le dernier objectif de la thèse a été d’étudier les effets du diclofénac sur la production des prostaglandines, cibles du mécanisme d’action connu de cette molécule, chez des moules méditerranéennes exposées.

The last twenty years, the issue of PPCP contamination of the marine environment caused a growing concern among scientific community. PPCP enter the environment mainly through wastewater treatment plants (WTP), not able to remove completely these substances. The first objective of the thesis was to assess the current state of knowledge on the PPCP occurrence in the different compartments of the marine environment (seawater, sediments and organisms) through a literature review. The contamination of the marine environment is generally assessed by “one-time” measures in situ. However, such monitoring campaigns are time-consuming and costly. Some approaches based on the determination of the predicted environmental concentrations (PEC) could be applied alternatively or complementarily to in situ measures. The PEC calculation is the first step of environmental risk assessment (ERA), to assess the exposure of non target organisms to these substances. However, this estimation needs to be refined to be accurate, by integrating site-specific information. The second aim of the thesis was to propose refined PEC calculation methodologies of pharmaceuticals and their metabolites in a coastal zone using an adapted hydrodynamic model. Two model compounds were chosen, carbamazepine and venlafaxine. In order to assess the environmental risk of pharmaceuticals, it is needful to assess their effects on organisms. Nowadays, few ecotoxicological data are available on marine organisms, contrary to freshwater organisms. Regulatory concept of ERA is often based on a set of short term standard tests carried out at high concentrations. Other tests, implemented at lower organizational levels, are more sensitive to low exposure levels and are more relevant for the marine risk assessment. The last objective was to study the effects of diclofenac on PG production, based on its mode of action, on marine mussels exposed.