Biodisponibilité des éléments traces métalliques et des radionucléides en milieu aquatique continental. Implications pour l’évaluation du risque écologique dans un contexte de multi-contamination.

Mes activités de recherche s’inscrivent dans le cadre des enjeux actuels de la protection de l’environnement vis-à-vis des éléments traces métalliques (ETM) et des radionucléides. J’ai développé mes activités de recherche principalement au sein de l’IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire), au sein duquel je suis chercheur depuis fin 2002. Chef du Laboratoire de Radioécologie et d’Ecotoxicologie de 2007 à 2011, puis du Laboratoire de Biogéochimie, Biodisponibilité et Transferts des radionucléides depuis début 2012, j’ai exercé mes activités principalement au sein du projet ENVIRHOM-Eco que je pilote depuis 2008.Ma démarche a été d’allier des études expérimentales couplées à la conception de modèles avec la représentation des processus observés par des modèles, dans un double but de prédire l’exposition (ex. extrapolation à des situations réelles) et d’utilisation opérationnelle pour la caractérisation du risque écologique. Mes recherches s’articulent autour de trois thématiques principales dont la synthèse est présentée dans ce mémoire :-la caractérisation du danger des ETM et des radionucléides pour les organismes aquatiques (Chapitre 1)Ma recherche s’est tout d’abord appuyée sur la conduite de bioessais d’écotoxicité sur différents organismes aquatiques (ex. algues, daphnies) et le développement de marqueurs de réponse sensibles (ex. stress oxydatif, génotoxicité) et représentatifs de la physiologie et de la dynamique de population des espèces. Les différents projets dans lesquels je me suis impliqué m’ont permis de traiter différentes situations d’exposition (uranium, sélénium, cuivre, irradiation externe gamma, contamination interne par des émetteurs alpha et beta, respectivement avec l’241Am, le 3H). Les résultats obtenus sur les effets de l’irradiation gamma et la synthèse de ceux issus de la littérature ont notamment été utilisés pour proposer une méthodologie et des critères de protection radiologique génériques pour les écosystèmes (ERICA).-La détermination de la biodisponibilité des ETM et des radionucléides pour les organismes aquatiques (Chapitre 2)Mon objectif a été de préciser le lien entre la biodisponibilité pour les organismes aquatiques et la spéciation chimique des contaminants en solution (cuivre, uranium). Les résultats obtenus ont permis de valider, mais surtout de déterminer les limites d’application d’outils analytiques permettant la mesure de la labilité des métaux (DPASV, DGT) et de modèles (modèle de l’ion libre, du ligand biotique), notamment pour la prise en comte de la biodisponibilité dans un cadre réglementaire, comme pour la surveillance de l’état chimique des masses d’eau (Directive cadre sur l’eau), la détermination d’une Norme de Qualité Environnementale pour l’uranium, et son intégration dans la démarche d’évaluation du risque écologique.-La prise en compte des expositions conjointes à de multiples contaminants (stables et radioactifs) dans les écosystèmes aquatiques (Chapitre 3)Nos travaux ont mis en évidence que les évaluations du risque écologique liés aux rejets urbains ou industriels aboutissent souvent à l’identification de plusieurs contaminants (radioactifs et stables) à risque potentiel, alors que les connaissances et méthodes utilisées ne permettent pas de représenter de manière pertinente ces mélanges. Ainsi, mon objectif a été d’identifier les interactions entre contaminants stables et radioactifs (ex. U+Se, Cu+3H) par la confrontation des résultats expérimentaux avec les modèles couramment admis d’addition des concentrations et d’indépendance d’action.A l’issue de ce bilan, mon projet visera à confronter des méthodes d’évaluation du risque écologique a priori (détermination du danger en laboratoire) à des informations in situ de caractérisation d’une part de la pression de contamination par des contaminants radioactifs et stables et d’autre part de la santé des écosystèmes. L’objectif de ce projet collaboratif sera double : (1) lever les différents verrous scientifiques et méthodologiques qui limitent encore la détermination du danger par l’extrapolation des connaissances expérimentales (maîtrise des conditions d’exposition en modulant la biodisponibilité, lien avec les concentrations et les doses internes, élargissement des modèles de biodisponibilité et d’effet conjoints à des contaminants multiples) ; (2) la validation des outils de mesure de la biodisponibilité dans des échantillons complexes (ex. présence de matière organique naturelle …) pour en permettre à terme un utilisation pour la surveillance et la quantification des expositions aux ETM et aux radionucléides