SOMMAIRE
Introduction
Le Programme d'évaluation des techniques de mesure d'impacts en milieu aquatique(ETIMA) a pour objet d'aider I'industrie minière canadienne à surveiller les effets de ses activités sur les écosystèmes aquatique et à s'acquitter de ses obligations connexes, dans une perspective coût-efficacité. Sa coordination relève du Centre canadien de la technologie des minéraux et de l’énergie (CANMET). Le présent rapport rend compte d'une évaluation technique de la métallothionéine comme outil de surveillance biologique (biomarqueur) réalisée pour le compte de I'industrie minière.
Les métallothionéines sont des protéines de faible poids moléculaire et riches en cystéines qui lient les métaux et qui présentent une forte affinité pour les ions métalliques des groupes IB et IIB. Des expériences réalisées avec des animaux aquatiques portent à croire que ces molécules jouent un rôle déterminant dans la régulation des métaux essentiels Zn et Cu, dans la détoxification non seulement de ces métaux lorsque ceux-ci sont présents en quantités excessives, mais aussi de métaux non essentiels comme le Cd, et, enfin, dans l'acquisition d'une tolérance aux métaux chez les populations vivant dans des milieux contaminés par les métaux.
Évaluation
La présente évaluation de la métallothionéine est fondée principalement sur des comptes rendus publiés d'études effectuées sur le terrain dans des régions minières. Des publications ayant fait I'objet d'une révision par les pairs et des rapports d'études effectuées par des sociétés minières ou dans le cadre du programme ETIMA ont également été consultés. Les critères établis pour les biomarqueurs et énumérés dans les clauses du contrat ont orienté la présente évaluation. Les conclusions de cette évaluation sont présentées dans les paragraphes qui suivent.
Critère : l'indicateur doit varier en fonction de la dose aux changements de concentrations ambiantes du contaminant et présenter une spécificité à t'égard d'un contaminant particulier ou d'une classe de contaminants.
Conclusion : des données concluantes recueillies sur le terrain (15 études portent fortement à croire que la concentration de métallothionéine varie spécifiquement en fonction de la dose aux changements des concentrations ambiantes d'un métal-trace ou d'un groupe de métaux-traces (p.ex., Cd, Cu, Zn, Ag).
Critère : les variations de l'indicateur doivent être liées à la santé ou à l'état général de l'organisme.
Conclusion : cette question a été examinée dans le cadre de seulement 4 études, mais les résultats confirment l’hypothèse sous-tendant ce critère. Des concentrations élevées de métallothionéine ont été associées à des effets néfastes, tant à l'échelle des organismes qu'à l'échelle des populations. Ont été mentionnées comme causes possibles du phénomène une surcharge du système de détoxification, notamment de la métallothionéine, ou l'existence d'un coût métabolique élevé associé à la synthèse de la métallothionéine, avec tout ce que cela comporte comme répercussions sur la croissance et/ou la reproduction de l'organisme.
Critère : l'indicateur doit pouvoir servir de système d'alerte anticipée. En d'autres mots, la réponse biochimique observée doit permettre de prévoir les effets aux niveaux d'organisation biologique supérieurs et doit précéder l'apparition de ces derniers.
Conclusion : une seule étude a fourni des résultats confirmant que la valeur de la métallothionéine comme système d'alerte anticipée. Un lien empirique a été observé entre la réduction des concentrations de métallothionéine chez une espèce de poisson et l'amélioration de la qualité de l'eau du plan d'eau récepteur. La réduction observée s'est produite avant le rétablissement des communautés phytoplanctonique, zooplanctonique et benthique.
Critère : les paramètres biologiques/physiologiques de base de l'organisme utilisé comme indicateur biologique doivent être connus, de façon à ce que les sources de variation non contrôlées (croissance et développement, reproduction et sources de nourriture) soit réduites le plus possible.
Conclusion : très peu de comptes rendus d'études sur le sujet ayant fait l'objet d'une révision par les pairs ont été publiés. L'auteur est arrivé à la conclusion que les facteurs non toxicologiques influant sur les concentrations de métallothionéine n'ont pas été évalués adéquatement.
Critère : applicabilité de l'outil.
Conclusion : des protocoles d'analyse fiables ont été élaborés pour la détection et le dosage de la métallothionéine. Le dosage de la métallothionéine s'effectue facilement à l'aide de méthodes de saturation par les métaux et la normalisation de ces méthodes à l'échelle du pays ne devrait pas soulever de difficulté.
Critère : disponibilité sur le marché.
Conclusion : aucune entreprise du secteur privé n'offre des services d'analyse de la métallothionéine. Aucune estimation des coûts n'a donc pu être obtenue. Des échantillons de référence certifiés sont offerts par certaines entreprises commerciales.
Critère : contraintes d'ordre pratique limitant le travail sur le terrain.
Conclusion : les échantillons fraîchement prélevés doivent être congelés rapidement (dans les 6 heures suivant leur prélèvement), et des précautions doivent être prises afin d'éviter leur oxydation à long terme.
Recommandations
- La métallothionéine peut déjà être considérée comme un biomarqueur utile de l'exposition à certains métaux (p. ex., Cd, Cu, Zn, Ag).
- La métallothionéine doit être utilisé conjointement avec d'autres indicateurs. Comme pour tout outil de surveillance, la concentration de métallothionéine dans un organisme doit être considérée en association avec d'autres paramètres biotiques et abiotiques pour être interprétée sans ambiguïté (p. ex., section 6.9)
- L'utilisation de la métallothionéine aux fins de l'évaluation des effets des métaux à l'échelle des cellules, des organismes et des populations est moins bien établie. Il faut mener des recherches sur les mécanismes fondamentaux en cause afin de mieux comprendre le rôle de la métallothionéine dans la toxicologie des métaux.
- L'utilité réelle de la métallothionéine comme outil d'alerte anticipée demeure à démontrer. Les chercheurs doivent notamment s'employer à mieux comprendre les mécanismes écologiques fondamentaux en action et à déterminer les caractéristiques des organismes présentant une résistance aux métaux en milieu naturel.
- Certaines des évaluations de l'efficacité de la métallothionéine comme outil de surveillance biologique pourraient être réalisées sous les auspices du programme ETIMA (p. ex., utilisation de diverses espèces comme organismes-sentinelles dans des sites choisis, et calibrage de ces dernières en prévision de l'utilisation de la métallothionéine comme biomarqueur du degré d'exposition).
- La normalisation des protocoles concernant la préparation des échantillons, l'extraction et le dosage de la métallothionéine et le contrôle et l'assurance de la qualité s'impose à l'échelle nationale. Le secteur privé est en mesure de mettre en place assez rapidement l'infrastructure requise pour l'analyse de la métallothionéine.
- Il faut normaliser les protocoles concernant la capture/prélèvement et la manipulation des organismes afin de réduire le plus possible les variations indésirables des concentrations de métallothionéine.
D'autres recommandations sont formulées au chapitre 7.
