Les Gammares, indices de la qualité de l'eau

Les marqueurs biologiques permettent de détecter la présence de substances toxiques dans l’environnement. Dans le cadre de la Directive européenne sur l’eau, les scientifiques de Irstea utilisent à ce titre le gammare, petite crevette d’eau douce présente dans toutes les rivières. Ils observent les répercussions d’une contamination sur les principales fonctions vitales de l’organisme de cet animal, sentinelle des rivières.

Info-Médias, N°95, Juin 2010

Le gammare, un excellent modèle biologique

La part la plus importante de la biodiversité connue est constituée d’animaux invertébrés : ils représentent près de 90% des êtres vivants de la biosphère. Ainsi, l’indice biologique global normalisé (IBGN), un des outils de surveillance des cours d’eau le plus utilisé en France, s’appuie sur la description de ces espèces. Cet indice permet de caractériser la perturbation d'un milieu aquatique (diminution du nombre d'individus ou disparition de certaines espèces), mais difficilement d’identifier ses causes. Une autre voie, empruntée par les chercheurs de Irstea, consiste à identifier l’impact des substances chimiques directement dans les cellules et les tissus des animaux et le gammare est le modèle adéquat pour ce type d’approche.
Pourquoi ? Parce que cette petite crevette d’eau douce est une espèce abondante et commune dans la plupart des rivières françaises. Contrairement aux poissons, il est aisé de la capturer en utilisant un simple filet. Quant à son régime alimentaire, il est des plus rudimentaire puisque le gammare se nourrit exclusivement de débris animaux et végétaux. Ces avantages simplifient ainsi les tests en laboratoire et sur le terrain nécessaire pour l’évaluation de la pollution dans les cours d’eau.

Vers le développement de trois biomarqueurs chez le gammare

Les activités humaines rejettent dans les rivières de nombreuses substances nocives pour l’environnement. Parmi elles, les insecticides, les pesticides et les perturbateurs endocriniens qui même à faible dose, modifient le métabolisme des cellules et les tissus des gammares. En fonction de leur cible d’attaque, ces substances sont appelées neurotoxiques si elles agissent sur le système nerveux, perturbateurs endocriniens pour une perturbation du système hormonal et génotoxiques quand elles s’attaquent à l’ADN de l’animal exposé.
Aujourd’hui, les chercheurs de Irstea tentent de développer un marqueur biologique pour chaque mode d’action de ces contaminants. Ils ont notamment mis au point un biomarqueur de neurotoxicité, la mesure de l’AChE ou acétylcholinestérase, impliquée dans le transfert de l’influx nerveux. Des expérimentations, ont montré que deux insecticides couramment rencontrés dans les milieux aquatiques, induisent une baisse de 40 % de l’activité de l’AChE avec des répercussions sur la quantité de nourriture ingérée par l’animal.
Quant aux marqueurs d’une perturbation endocrinienne, il a été mis en évidence, dans les années 90, chez les poissons mâles, une augmentation de la production de vitellogénine. Cette protéine est normalement synthétisée par le foie des femelles pour constituer des réserves nutritives nécessaires au développement des futurs embryons. Les chercheurs mesurent aujourd’hui la synthèse de cette protéine chez les gammares mâles et étudient son impact sur la viabilité de la descendance chez ces invertébrés.
D’autres substances ont un impact sur le matériel génétique des gammares. Un test très visuel, le test des comètes permet de mesurer la part d’ADN endommagé. Les tests réalisés dans les cours d’eau révèlent des taux d’endommagement pouvant atteindre les 20%. Au final, les polluants s’attaquent à trois cibles différentes mais le résultat reste le même : la dynamique globale des populations est menacée.
Les études s’étendent aujourd’hui à d’autres espèces de gammares afin de proposer des outils génériques pour la surveillance de la qualité des eaux.

Les contacts

Irstea Lyon
Olivier Geffard

Émilie Lacaze
Tél. 04 72 20 89 05

Le test des comètes en pratique

Le test des comètes permet de mesurer le taux d’ADN endommagé de l’organisme contaminé. Après prélèvement des cellules du gammare, les noyaux de l’ADN sont isolés et soumis à un champ électrique, dans une cuve d’électrophorèse. Si l’ADN n’a pas été endommagé par le polluant testé, il aura une forme d’une sphère compacte. En revanche, si l’ADN a été endommagé, il prendra la forme d’une comète avec un « noyau » et une « queue » qui correspond à l’ADN dégradé. Au centre Irstea de Lyon, Émilie Lacaze, utilise les spermatozoïdes des gammares qui offrent des réponses plus sensibles. Elle a mesuré des taux d’endommagement pouvant atteindre 20 % et qui ont pour conséquence des anomalies de développement chez les petits issus de ces spermatozoïdes. À long terme, elle évoque des répercussions sur le niveau d’alimentation des maillons supérieurs de la chaîne alimentaire, les truites par exemple, friandes de ces petites crevettes.