Soutenance de thèse de Karine LEBARON

La chloration est l'une des techniques les plus utilisées pour la désinfection de l'eau et est également considérée comme l'un des traitements les plus efficaces disponibles pour le contrôle du biofouling. Cependant, le chlore est très réactif vis-à-vis des matières organiques naturelles, de l'ammonium et du bromure présents dans l'eau de mer. Les réactions du chlore avec ces espèces conduisent à la formation de plusieurs sous- produits bromés appelés des sous-produits de chloration (DBPs), dont la nature, les concentrations et les écotoxicités sont peu documentés dans la littérature. Ce travail vise à évaluer l’occurrence et les impacts des rejets chlorés dans une zone fortement industrialisée, située dans une baie semi-fermée du sud-est de la France. Dans cette zone, la quantité totale des rejets quotidiens est estimée à 6 millions de mètres cubes d'eau chlorée. Six campagnes d'échantillonnage en mer ont été menées entre 2017 et 2019. Les paramètres physico-chimiques (pH, température, salinité, chlorophylle-a, chlore libre et total) ont été enregistrés sur place et des échantillons d’eau ont été prélevés. Après extraction liquide-liquide avec un facteur de concentration de 10, les extraits ont été analysés par GC-ECD (Clarus 580, Perkin Elmer, Norwalk, CT, USA). Un niveau total de sous-produits de chloration de l’ordre du microgramme par litre a été mesuré. Les familles de DBPs principalement retrouvées sont les trihalométhanes (THM), les acides haloacétiques (HAA), les haloacétonitriles (HAN) et les halophénols (HP). Parallèlement, la toxicité aiguë et la génotoxicité ont été mesurées sur des larves de l’oursin Méditerranéen Paracentrotus lividus. Le test de toxicité est basé sur le taux de croissance anormale pour caractériser l'effet sur le développement. L’analyse biochimique a permis d’évaluer les dommages à l'ADN. Il s’est avéré que les trois principales molécules bromées retrouvées dans les différentes matrices du golfe (i.e. le bromoforme, l’acide tribromoacétique et le 2,4,6 tribromophénol) commencent à être toxique à des concentrations de l’ordre du milligramme par litre. Cependant, une tolérance au bromoforme chez les larves issues d’oursins adultes prélevés dans le golfe de Fos, comparativement à des larves issues d’adultes vivant en zones non polluées a été démontrée. Cela indique que les populations du golfe de Fos sont probablement adaptées pour contrer les effets de l’exposition chronique à la multi-pollution. Les travaux sur la régulation de l’expression de gènes indiquent des modalités de réponses populations spécifiques, vis-à-vis de la nature et de l’intensité du stress chimique. L’environnement du golfe exerce donc une pression sur les individus du golfe de Fos, probablement précocement au cours de la phase larvaire pélagique. Les DBPs présents dans le golfe, liés aux rejets industriels, ne semblent pas avoir d’effet toxique aigu, ni d’effet sur le fonctionnement de l’écosystème global. En revanche, plusieurs indices clairs montrent que les oursins sont adaptés au bromoforme, ce qui indique qu’il existe une pression de sélection du milieu sur le vivant.

Chlorination is one of the most widely used techniques for water disinfection and is also considered as one of the most effective treatments available for the control of biological fouling. However, chlorine reacts very well to natural organic matter, ammonium and bromide, all present in seawater. The reactions of chlorine with these species lead to the formation of several bromine by-products called disinfection by-products (DBPs), which nature, concentrations and ecotoxicity of which are poorly documented. This study aims to assess the levels and impacts of chlorinated discharges in a highly industrialized area located in a semi-enclosed bay in Southeastern France. In this zone, the total quantity of daily releases is estimated to reach 6 million cubic meters of chlorinated water. Six sampling campaigns at sea were conducted between 2017 and 2019. Physico- chemical parameters (pH, temperature, salinity, chlorophyll-a, free and total chlorine) were recorded on site and the seawater was sampled. After liquid-liquid extraction with a concentration factor of 10, the extracts were analyzed by GC-ECD (Clarus 580, Perkin Elmer, Norwalk, CT, USA). A total level of disinfection by-products of the order of micrograms per liter was measured. The main families of DBP found were trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (HAA), haloacetonitriles (HAN) and halophenols (HP). At the same time, acute toxicity and genotoxicity were measured on sea urchin larvae Paracentrotus lividus. The toxicity was assessed using dose-response experiments taking considering the rates of abnormal growth, and the genotoxicity was assessed using the comet assay. It has been found that the three main brominated molecules (ie bromoform, tribromoacetic acid and 2,4,6 tribromophenol), all present in the different matrices of the Fos, start to be toxic and genotoxic, at concentrations close to milligram per liter. However, the higher tolerance to bromoform, of larvae produced by adult sea urchins caught in the Gulf of Fos, compared to larvae of adults living in unpolluted areas, has been demonstrated. This indicates that populations living in Fos, are likely adapted to counteract the effects of a chronic exposure to multiple pollution. Research on gene expression indicates specific population responses, depending on the nature and intensity of chemical stress. The embayment environment therefore likely exerts a pressure on individuals, probably early in the pelagic larval satde. The detected DBPs, which were obviously related to industrial discharges, did not appear to have any acute toxic effect or effect on the functioning of the global ecosystem. On the other hand, there are several clear indications that sea urchins are adapted to bromoform, which indicates that there is a clear influence of the local environment on living fauna.