Nanomatériaux à travers un gradient de salinité: exposition et effets ecotoxicologiques au cours de leur cycle de vie (production, utilisation, fin de vie) – nanoSALT

Les applications actuelles et prévues des nanomatériaux manufacturés (NMMs) couvrent un large champ de domaines technologiques et représentent une donnée économique importante. Entre 2006 et 2010, le nombre de produits intégrant des nanotechnologies est passé d’environ 50 à 1300. Actuellement, un grand nombre d’incertitudes persistent concernant les effets des NMMs vis-à-vis de la santé humaine ou de celle des écosystèmes aquatiques et terrestres.

Les estimations mondiales montrent qu’annuellement 40 000 km3 d’eau douce arrivent aux océans par les rivières. La majeure partie de ces eaux douces ne passent pas par les stations d’épuration, permettant aux NMMs, relargués accidentellement ou non (utilisation, fin de vie) dans le milieu aquatique de rejoindre directement les rivières. Ces NMMs sont transportés ensuite par l’eau, les sédiments ou bien les organismes vers les estuaires et les zones côtières. Alors que la densité des populations et des activités économiques augmente dans ces zones, des questions émergent concernant les effets des NMMs envers des milieux présentant un gradient de salinité (estuaires) ou salés (eaux marines). Jusqu’à présent beaucoup d’études se sont focalisées sur les impacts vis-à-vis des organismes dulçaquicoles et beaucoup moins envers les organismes estuariens et marins.
Les objectifs de nanoSALT sont de réunir 3 partenaires multidisciplinaire dans une approche holistique afin d’élucider les principes qui gouvernent le comportement des NMMs et leur écotoxicité à travers un gradient de salinité.

De plus, dans la plupart des utilisations industrielles, les nanoparticules sont modifiées en surface et enrobées dans le produit final, laissant peu de chance aux organismes vivants aux interfaces eaux continentales et marines d’être directement exposés aux nanoparticules pures. Il y a donc un besoin urgent d’évaluer le devenir des résidus de dégradation des NMMs pour lesquels aucune donnée n’existe.
Dans nanoSALT, nous avons sélectionné 2 NMMs pertinents, les textiles et peintures contenant des nanoparticules d’Ag et de CeO2 dont l’altération/lixiviation temporelle résultera à la décharge dans l’environnement de résidus nanométriques. Des organismes représentatifs de milieux ayant des salinités très variables (jusqu'à 34 PSU) seront exposés à des concentrations chroniques de NMMs altérés. Un nouvel aspect de nanoSALT est le développement de mésocosmes estuariens et marins pour évaluer l’impact de NMMs le long d’un gradient de salinité en considérant l’exposition (agrégation, compléxation avec la matière organique naturelle, changements de salinité). Un tel degré de complexité d’exposition n’a jamais été atteint dans d’autres projets (inter)nationaux et permettra d’acquérir des données nécessaires pour une évaluation du risque environnemental plus pertinente.

Le programme scientifique est basé sur des expérimentations utilisant deux espèces de bivalves couvrant un large gradient de salinité (Scrobicula plana et Corbicula fluminea) soumises à des conditions d’exposition réalistes d’un point de vue environnemental (eau, voie trophique, mésocosmes). Le vieillissement des NMMS mimera des conditions réalistes d’utilisation ou de fin de vie et sera testé en fonction du gradient de salinité (jusqu’à 34 PSU) (WP2). La tâche 3 renseignera sur la stabilité colloïdale et chimique des NMMs et donc leurs voies de transfert en fonction du gradient de salinité. De telles variations du milieu pourront influencer la bioaccumulation et la localisation des NMMs dans les différents compartiments tissulaires et cellulaires des bivalves (WP4). L’ecotoxicité et l’écophysiologie seront suivis dans les différents systèmes d’exposition par la mesure de plusieurs réponses biochimiques et comportementales. Afin d’adapter et de développer de nouveaux outils pour l’évaluation du risque environnemental, l’ensemble des données biologiques sera intégré par l’utilisation d’indices (Integrated Biomarker Response, Health Status Index).