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Les zones de transition estuariennes (ZTE) sont des environnements biogéochimiquement complexes et riches en nutriments, qui soutiennent des réseaux trophiques diversifiés et productifs. Elles peuvent également être des sites de production microbienne de méthylmercure (MeHg) et de bioaccumulation de ce neurotoxique à la base de la chaîne alimentaire. Toutefois, les facteurs environnementaux qui contrôlent ces mécanismes demeurent mal compris. Nous avons étudié le schéma de bioaccumulation du MeHg chez le zooplancton le long des 200 km de la ZTE d’un grand estuaire nord-américain, l’estuaire du Saint-Laurent (Québec, Canada). Notre approche intègre les variations dynamiques de la géochimie de la ZTE, en mettant l’accent sur les changements de spéciation du MeHg, ainsi que des facteurs écologiques, notamment la composition des communautés et les traceurs isotopiques stables de l’alimentation et de l’habitat. La bioaccumulation du MeHg diminue avec la distance vers l’aval le long de la ZTE, sous l’influence du gradient de salinité, comme en témoigne la signature isotopique du soufre dans le zooplancton. La modélisation de la spéciation du MeHg suggère que la complexation avec la matière organique dissoute pourrait être utilisée comme indicateur du transfert trophique du MeHg vers le zooplancton. Par ailleurs, la liaison du MeHg à la matière organique est réduite en présence de chlorure, ce qui diminue ainsi le transfert trophique du MeHg. Nous proposons un modèle conceptuel du cycle du MeHg dans les ZTE des grands estuaires, selon lequel les consommateurs de plus haut niveau trophique dans les zones turbides en amont pourraient être exposés à un risque accru de toxicité au MeHg, tandis que les concentrations de Hg diminuent fortement avec l’augmentation de la salinité.

La mobilisation des éléments de terres rares (ETR) dans les écosystèmes aquatiques devrait augmenter de manière significative en raison de l’exploitation accrue, de l’érosion et des changements climatiques. Cette situation a conduit à un intérêt croissant pour l’étude de leur devenir environnemental. Cependant, notre capacité à évaluer les risques de contamination chez les organismes d’eau douce demeure limitée, en raison du manque de données sur la composition et l’accumulation des ETR. Comprendre comment les organismes bioaccumulent les ETR nécessite une connaissance de leurs conditions environnementales, des voies d’exposition et des caractéristiques écologiques — des domaines encore peu explorés. Dans cette étude, nous avons examiné le devenir des ETR dans les compartiments abiotiques (eau, sédiments en suspension et sédiments) et biotiques (invertébrés et poissons) du fleuve Saint-Laurent (Canada), en identifiant les principaux facteurs influençant leur accumulation et leur composition relative. Les résultats confirment un phénomène de biodilution des ETR le long de la chaîne alimentaire, avec des concentrations plus élevées dans les sédiments en suspension (ETR = 76,1–241,4 μg g⁻¹) et dans les sédiments totaux (ETR = 4,2–204,2 μg g⁻¹). Les sédiments à grains fins présentaient des concentrations plus élevées, avec un enrichissement relatif en ETR moyens, probablement en raison de l’adsorption des ETR sur des minéraux contenant du fer ou du manganèse. Les invertébrés non prédateurs ingérant des sédiments en suspension, comme les larves d’Éphéméroptères et de Diptères, présentaient des concentrations plus élevées en ETR que les espèces filtreuses (moules, polychètes) et les poissons. De plus, certains amphipodes affichaient des concentrations anormalement élevées en gadolinium (Gd/Gd∗ = 5,7 ; 2,6 ; 2,0), possiblement d’origine anthropique à proximité de l’île de Montréal. Chez les poissons, seuls les ETR légers s’accumulaient dans le foie. Des modèles de régression multiple ont révélé que la longueur des poissons et la concentration d’ETR dans l’eau environnante — sous forme dissoute ou ionique libre — influençaient leurs niveaux d’accumulation. Enfin, les espèces benthivores comme Moxostoma spp. et Ictalurus punctatus accumulaient davantage d’ETR comparativement aux espèces piscivores comme Sander spp., reflétant des différences de comportement alimentaire et de niveau trophique. Dans l’ensemble, ces résultats fournissent un éclairage sur la variabilité des concentrations et de la composition des ETR chez les organismes, probablement liée à leurs conditions environnementales et à leurs caractéristiques écologiques

Les recettes préparées avec des aliments locaux du territoire occupent une place centrale dans la culture et la nutrition des Inuits. Elles sont souvent recommandées pour leurs bienfaits sur la santé, comme un bouillon de poisson sauvage qui favoriserait la croissance du bébé pendant la grossesse et l’allaitement. Cependant, certains aliments traditionnels peuvent contenir des concentrations élevées de métaux (loïdes) potentiellement toxiques comme le mercure (Hg), l’arsenic (As) ou le cadmium (Cd), et on ignore dans quelle mesure ces substances sont transférées au bouillon. Pendant la grossesse, le risque de développer des carences en fer (Fe) et en calcium (Ca) est plus élevé. Une manière simple d’optimiser la teneur en nutriments des recettes est d’ajouter d’autres ingrédients comme des algues, des bivalves (moules et palourdes) ou un Lucky Iron Fish®, connu pour sa richesse en ces nutriments. Une approche expérimentale a été utilisée pour étudier le transfert des nutriments (éléments essentiels et acides gras) et des métaux (loïdes) vers le bouillon, en mesurant leurs concentrations dans les ingrédients et le bouillon. La plupart des poissons, des algues et des bivalves se sont révélés être des sources importantes (>20 % des apports quotidiens recommandés) de nutriments nécessaires à une grossesse en santé. Plusieurs nutriments ont été transférés au bouillon par ces ingrédients, mais seul le bouillon de poisson représentait une source notable de nutriments. Le Lucky Iron Fish a montré un potentiel d’enrichissement en fer lorsqu’il était préconditionné. Les concentrations totales de Hg étaient élevées dans les muscles et les joues de touladi (jusqu’à 4,5 µg/g poids frais ; >90 % sous forme méthylée), mais ne posaient pas problème dans les autres espèces de poissons. Peu de métaux (loïdes) étaient transférés au bouillon, à l’exception de l’arsenic (As). Les concentrations totales d’As étaient élevées dans certaines algues crues et dans la plupart des bouillons, mais il s’agissait principalement de formes organiques moins toxiques. Globalement, les bouillons de poissons sauvages étaient relativement pauvres en nutriments et en formes toxiques de métaux (loïdes). L’ajout d’ingrédients locaux comme les algues et les bivalves pourrait augmenter l’apport nutritionnel du bouillon de poisson lorsqu’il est consommé dans son intégralité.

Un verdissement et un réchauffement notables de l'Arctique et du Subarctique en raison des changements climatiques ont des implications incertaines pour le cycle mondial du mercure (Hg). Les manteaux neigeux sont des réservoirs dynamiques de mercure sensibles au rayonnement solaire et au pompage du vent, la couverture végétative pouvant modifier la photochimie du mercure. Toutefois, l'impact du verdissement nordique sur la transformation des principales espèces de mercure et sur les stocks de mercure demeure mal compris. L'échantillonnage temporel de la neige et des snowpits de surface a été effectué sous des auvents d'arbres et des sites de toundra ouverte à l'écotone de la toundra boréale au Nunavik, au Canada. Des concentrations maximales (moyennes) de mercure total (HgT) de 69,1 ng/L (8,8 ng/L) et de mercure réactif (HgT) de 46,9 ng/L (5,5 ng/L) ont été mesurées dans la neige de surface des forêts, les maximums ayant été attribués à des épisodes rapides d'oxydation atmosphérique. D'importantes réductions post-sédimentationnelles ont été enregistrées dans la baie, la toundra et la forêt (67 à 99 % de HgR) et ont suggéré qu'une plus grande séquestration du mercure pourrait se produire sous les auvents des arbres. Des concentrations croissantes de méthylmercure (MeHg), de HgT et de carbone organique dissous (COD) ont été détectées à travers un gradient de végétation se déplaçant vers la matière organique de type humique. Notamment, les profils de profondeur printaniers présentaient une accumulation d'environ 12 fois plus importante de HgT sous les auvents des arbres par rapport à la toundra ouverte (p < 0,01), avec des stocks jusqu'à 16 fois plus élevés (HgT, MeHg, DOC) à une densité de végétation élevée (p < 0,05). Dans le Nord, l'augmentation de la couverture végétale et le réchauffement de la surface peuvent favoriser l'accumulation et la méthylation du mercure dans les manteaux neigeux, facilités par les interactions avec la matière organique et encore enrichis par la réduction de l'exposition au vent et au soleil sous les auvents forestiers.

Le méthylmercure (MeHg) s’accumule facilement dans les organismes et se biomagnifie dans les réseaux trophiques aquatiques, entraînant des concentrations élevées chez les poissons, ce qui peut induire une toxicité. Le stress oxydatif est un effet suggéré de la bioaccumulation du MeHg chez les poissons. Cependant, les études portant sur les mécanismes par lesquels le MeHg déclenche le stress oxydatif chez les poissons sauvages demeurent rares. L’objectif de cette étude était de relier la distribution subcellulaire du MeHg dans le foie de brochets du fleuve Saint-Maurice (Québec, Canada), une zone affectée par deux barrages au fil de l’eau, des milieux humides artificiels, des feux de forêt et l’exploitation forestière, à la peroxydation lipidique en tant qu’indicateur de stress oxydatif. Nous avons également évalué les effets protecteurs du système du glutathion (GSH) et du sélénium (Se), connus pour atténuer la toxicité du MeHg. Un protocole personnalisé de fractionnement subcellulaire a été utilisé pour séparer le foie en fractions sensibles aux métaux (mitochondries, microsomes/lysosomes et protéines thermodénaturées – HDP) et en fractions de détoxification (granules riches en métaux et protéines thermostables – HSP). Nous avons examiné la relation entre les concentrations de Hg total (THg), MeHg et Se dans les foies et les fractions subcellulaires, ainsi que le ratio hépatique du glutathion total (GSHt) au glutathion oxydé (GSSG), en lien avec les niveaux de peroxydation lipidique, mesurés par la concentration en malondialdéhyde (MDA), un produit de cette peroxydation. Les résultats ont montré que la concentration hépatique de MDA était positivement corrélée aux concentrations combinées de MeHg et de Se dans le foie de brochet (r² = 0,88, p < 0,001), et que les concentrations de MDA étaient mieux prédites par le MeHg associé aux mitochondries (r² = 0,71, p < 0,001). Ces résultats soulignent la nécessité de poursuivre les recherches sur l’influence du MeHg sur la santé des poissons et sur les interactions entre le mercure et le sélénium chez le brochet.

Les poissons et les mammifères marins constituent une part importante de l’alimentation traditionnelle (country food) de nombreuses communautés autochtones au Canada. Ces animaux accumulent parfois à la fois des éléments essentiels et des concentrations élevées de métaux toxiques. Nous avons évalué expérimentalement comment les variations de température de cuisson (de 23 à 99 °C par ébullition) modifient les concentrations élémentaires dans le muscle de corégone et le foie de phoque gris — deux organes couramment consommés dans certaines communautés nordiques. Les concentrations élémentaires (sur base humide et sèche) variaient de manière linéaire avec la température, et deux tendances principales ont été observées : le méthylmercure, le sélénium et les éléments des terres rares avaient tendance à rester associés aux tissus alimentaires pendant la cuisson, tandis que les métaux alcalins, alcalino-terreux ainsi que l’arsenic étaient significativement transférés dans le jus de cuisson. Les bilans de masse ont montré que la spéciation du mercure restait stable pendant la cuisson. Étant donné que les éléments présentaient généralement un comportement similaire à celui des éléments de leur groupe du tableau périodique ou de leur classe écotoxicologique (A, B ou intermédiaire), nous proposons que le comportement des éléments durant la cuisson soit en partie déterminé par leur affinité chimique. Cette relation pourrait ainsi permettre de prédire le comportement d’éléments peu documentés mais préoccupants, comme les éléments technologiques critiques. Par ailleurs, les fortes variations observées dans les concentrations élémentaires au cours de la cuisson (par exemple, −14 % pour l’As et +39 % pour le Se dans le corégone ; −22 % pour le Cd et +55 % pour le Hg dans le foie de phoque, en poids humide) doivent être prises en compte dans les évaluations de risque, car les modèles d’exposition actuels considèrent généralement uniquement les concentrations dans les aliments crus.

Contrairement aux grands barrages qui favorisent la méthylation du mercure dans les sols inondés sur de longues périodes, les barrages au fil de l’eau sont conçus pour inonder une zone limitée de sols et ne devraient donc pas affecter de manière significative le cycle du mercure (Hg) ou le traitement du carbone. Nous avons étudié les cycles du mercure et du carbone dans les réseaux trophiques de plusieurs secteurs le long de la rivière Saint-Maurice, Québec, Canada, qui diffèrent par la façon dont ils sont influencés par deux barrages au fil de l’eau et d’autres perturbations du bassin versant. Nous avons observé des concentrations maximales de mercure dans les poissons cinq ans après la retenue, mais ces niveaux ont été réduits trois ans après ce pic. Les concentrations de méthylmercure chez les poissons et les invertébrés à faible niveau trophique étaient liées à leur source de carbone (δ13C) plutôt qu’à leurs positions trophiques (δ15N). La bioamplification, mesurée par les pentes de grossissement trophique, a été entraînée principalement par les concentrations de méthylmercure dans les organismes à faible niveau trophique et les facteurs environnementaux liés à la dégradation de la matière organique et à la méthylation du mercure. Les secteurs fluviaux, δ13C et δ15N, ont prédit jusqu’à 80 % de la variabilité des concentrations de méthylmercure dans le réseau trophique. L’installation de barrages au fil de l’eau et des étangs connexes, en association avec d’autres perturbations des bassins versants, a modifié le traitement du carbone, favorisé la méthylation du mercure et son accumulation à la base du réseau trophique, et a entraîné une augmentation temporaire des niveaux de mercure dans les poissons.

On pense que les transformations d’oxydoréduction de l’arsenic (As) dans les lacs sont principalement contrôlées par des processus algales/microbiens. Nous avons testé si l’oxydation photochimique pouvait également être un processus redox important dans les systèmes d’eau douce du Nord. Nous avons exposé des échantillons d’eau naturelle filtrée provenant de quatre lacs touchés par la mine dans le Nord (Territoires du Nord-Ouest, Canada) et de trois étangs non expurgés (Nunavik, Canada) à un rayonnement solaire simulé, et suivi l’oxydation As(III). Au cours d’expériences d’incubation à court terme (moins de 8 h), tous les échantillons modifiés avec As(III) présentaient une photooxydation rapide (environ 0,06-0,27 h−1) alors qu’aucune oxydation significative n’a été observée dans l’obscurité. Ce processus de photooxydation a été contrôlé par le rayonnement UV, a été influencé par des oxydants à courte durée de vie et a été en partie entraîné par les concentrations de matière organique. Les complexes naturels as dans les échantillons d’eau non modifiés ont été photooxydés plus rapidement que dans les échantillons avec des amendements As(III). L’ajout de goethite ou la simulation de la fonte des neiges n’a pas modifié les taux de photooxydation de manière significative. Dans l’ensemble, ces résultats impliquent que la photooxydation de A devrait être considérée comme un mécanisme potentiellement important de contrôle de la spéciation inorganique as dans les systèmes aquatiques. Cela est particulièrement vrai pour les systèmes nordiques touchés par les activités minières et par les changements d’apports de matière organique liés aux changements climatiques.

Le monométhylmercure (MMHg) est une neurotoxine bioampnifiable préoccupante à l’échelle mondiale dont les risques pour la santé humaine sont principalement associés à la consommation de poisson. On sait que les réservoirs hydroélectriques sont des sources de MMHg de nombreuses années après leur mise en eau. On sait cependant peu de choses sur les barrages au fil de l’eau qui inondent de plus petites zones terrestres, bien que leur nombre devrait augmenter considérablement dans le monde entier dans les décennies à venir. La production de MMHg est associée principalement à des processus anaérobies, mais il a été démontré que la méthylation du mercure se produit dans les biofilms périphytes situés dans les zones oxiques de la colonne d’eau. Par conséquent, dans cette étude, nous avons étudié la production in situ de MMHg par les communautés périphytes dans les habitats touchés par la construction d’un barrage au fil de l’eau en combinant des mesures du taux de transformation avec des approches génomiques ciblant les gènes hgcAB, responsables de la méthylation du mercure. Ces résultats fournissent des connaissances approfondies sur les méthylateurs du mercure dans les écosystèmes fluviaux touchés par les barrages au fil de l’eau dans les habitats tempérés.

La consommation de poisson est la principale voie d’exposition du méthylmercure neurotoxique (MeHg) chez leshumains. Le risque associé à l’exposition au MeHg peut être modifié par ses interactions avec le sélénium (Se) etl’arsenic (As). Des études de bioaccessibilité in vitro ont démontré que la cuisson du muscle du poisson diminueconsidérablement la solubilité du MeHg et, par conséquent, son absorption potentielle par le consommateur. Cependant, ce phénomène n’a pas encore été validé par des modèles in vivo. Notre étude visait à tester si labioaccessibilité du MeHg peut être utilisée comme substitut pour évaluer l’effet de la cuisson sur la disponibilitéin vivo du MeHg. Nous avons nourri des porcs crus et cuit des repas de thon et avons recueilli des échantillons desang des cathéters dans la veine porte et l’artère carotide à : 0, 30, 60, 90, 120, 180, 240, 300, 360, 420, 480 et 540minutes après le repas. Contrairement aux modèles in vitro, la biodisponibilité orale du MeHg chez le porc n’apas été affectée par la cuisson, bien que la cinétique d’absorption de MeHg ait été plus rapide pour le repas cuitque pour le repas cru. Nous concluons que la bioaccessibilité ne devrait pas être facilement utilisée commesubstitut direct pour les études in vivo et que, contrairement aux résultats in vitro, la cuisson du muscle depoisson n’a pas diminué l’exposition du consommateur au MeHg.