Sujets de recherche en sciences de la faune et du paysage : contaminants et espèces sauvages

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Contaminants et espèces sauvages

Gonade de grenouille léopard avec des tissus mâles et femelles | Photo : C. Mackenzie, Université Trent
Divers composés chimiques naturels et anthropiques peuvent représenter un risque pour les espèces sauvages. Chaque contaminant présente des caractéristiques différentes et peut nuire de plusieurs façons aux espèces sauvages. Il est nécessaire d’étudier les différentes propriétés, voies d’accès et incidences, seules et en association, afin de comprendre les répercussions de ces contaminants sur la santé des espèces sauvages et de l’écosystème.

La science découlant de la recherche sur les espèces sauvages et les paysages a été utilisée dans le cadre de nombreux programmes et de nombreuses politiques pour documenter le processus décisionnel et les efforts de conservation visant à protéger les espèces et les écosystèmes du Canada contre les substances nocives persistantes.

Les recherches actuellement en cours permettent continuellement d’identifier de nouvelles substances chimiques préoccupantes et de veiller à ce que des données scientifiques solides appuient les processus décisionnels à propos des contaminants nouveaux et émergents.

Modulateurs endocriniens

Grenouille verte (Rana clamitans) difforme provenant d’un étang fermier du Québec | Photo : M. Ouellet, Université McGill
Les modulateurs endocriniens sont des substances qui imitent les hormones animales et interfèrent avec les processus physiologiques et métaboliques normaux de l’organisme, lesquels processus régulent la croissance, le développement, le fonctionnement tissulaire, la reproduction et le comportement.

Ces substances, dont la durée de vie est variable, sont en fait des médicaments, des pesticides, des produits chimiques industriels, des métaux et des composés naturels qui sont souvent présents dans les effluents de municipalités, d’usines de produits textiles, de mines et d’usines de pâtes et papiers.

En voici quelques exemples :

  • Dioxines, furanes
  • Biphényles polychlorés (BPC), 1,1-dichloro-2,2-bis(4-chlorophényl)éthène (DDE), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les substances ignifuges comme les polybromodiphényléthers (PBDE) et l’hexabromocyclododécane (HBCD)

Une exposition accrue à de telles substances peut réduire la capacité d’un organisme à répondre adéquatement à des situations stressantes, perturber le flux hormonal, modifier les caractéristiques sexuelles, réduire le taux de natalité, causer des anomalies congénitales et nuire au développement.

Ces facteurs peuvent avoir une incidence sur les espèces sauvages à l’échelle des individus, des populations et des communautés, ce qui peut entraîner des répercussions sur la structure des communautés biologiques et, par conséquent, réduire possiblement la biodiversité.

La recherche actuelle sur les modulateurs endocriniens met l’accent sur les éléments suivants :

  • Compréhension et étude de l’écotoxicologie de l’exposition aux contaminants et aux métabolites pour les espèces et les écosystèmes
  • Étude des effets sous-organismaux de l’exposition aux contaminants
  • Essais visant à évaluer la santé des espèces et de l’écosystème en général
  • Étude des effets des modulateurs endocriniens (composés et métabolites) sur le système reproducteur, le système immunitaire et d’autres systèmes chez différentes espèces sauvages, incluant l’ours polaire, les mammifères marins, le vison, les amphibiens, la chélydre serpentine, le Pygargue à tête blanche, le Faucon pèlerin, le Goéland argenté et de nombreuses autres espèces aviaires
  • Études de laboratoire menées sur plusieurs générations portant sur les effets subtils de l’exposition à des produits chimiques durant les premiers stades du cycle biologique, et ce, à l’aide d’espèces modèles telles que le Diamant mandarin
  • Examen du devenir et des voies de transport des modulateurs endocriniens dans les réseaux trophiques marins et aquatiques
  • Examen des interactions entre le sol et l’eau afin de mieux comprendre les voies de transport pour les nutriments et les contaminants
  • Étude de la composition chimique des sources possibles de modulateurs endocriniens, incluant les effluents industriels et les pratiques agricoles et d’utilisation des terres
  • Étude de l’induction enzymatique propre à l’espèce et favorisée par un contaminant ainsi que des voies mécanistes connexes du métabolisme et de la biotransformation des contaminants menant à des produits modifiant le système endocrinien chez les espèces sauvages
  • Méthode de dosage in vitro faisant appel à la liaison compétitive et utilisant, par exemple, des protéines de transport d’hormones thyroïdiennes recombinantes provenant d’un modèle aviaire ou mammifère afin de comprendre les relations structure-activité et le potentiel relatif qu’ont les composés chlorés, bromés ou fluorés, et tout particulièrement des métabolites et des mélanges complexes phénoliques provenant d’espèces sauvages, d’influer sur le statut de l’hormone thyroïdienne en circulation

Pesticides et herbicides

La recherche portant sur les pesticides met l’accent sur la prévision et la documentation des répercussions de l’emploi de pesticides sur les espèces sauvages, et elle vise à proposer des stratégies en vue d’atténuer ces effets.

Photo de l’application d’herbicide par un tracteur remorquant une grosse rampe de pulvérisation. La dérive de l’herbicide peut être observée. | Photo : Céline Boutin

Une exposition et des répercussions potentielles sur la santé peuvent survenir quand des espèces sauvages pénètrent dans des champs traités avec des pesticides. De plus, on reconnaît généralement que certains sites et organismes non ciblés peuvent être perturbés par la dérive, la volatilisation, le ruissellement ou le déplacement de particules par l’entremise de l’érosion éolienne.

Une telle situation peut avoir une incidence sur les espèces sauvages présentes dans les environs de l’application, et elle peut avoir des répercussions sur divers niveaux trophiques de la région visée.

Les recherches actuelles sur les pesticides et les herbicides mettent l’accent sur ce qui suit :

  • Essai au champ et modélisation des insecticides liquides et granulaires présentant une toxicité aiguë afin d’évaluer la probabilité qu’ils causent le décès d’oiseaux
  • Expériences de laboratoire visant à définir les seuils de toxicité et à élaborer de nouveaux dosages, notamment sur les effets des rodenticides sur la coagulation chez les oiseaux, ce qui peut être appliqué pour évaluer la toxicité dans les champs
  • Normalisation de méthodes pour l’élevage et l’évaluation de la toxicité chez des amphibiens, incluant l’examen de l’alimentation, des densités d’hébergement et des conditions environnementales adéquates pour l’élevage, la reproduction et l’hibernation
  • Amélioration de la méthode d’évaluation de la toxicité des herbicides pour les plantes, en mettant particulièrement l’accent sur les espèces indigènes afin de s’assurer que les essais réglementaires sont plus représentatifs des espèces présentes dans les milieux à protéger
  • Évaluation de l’importance des voies d’exposition non alimentaires des pesticides chez les oiseaux
  • Blanchiment causé par des herbicides sur une espèce de fougère | Photo : Céline Boutin
    Élaboration d’outils et de logiciels afin de mesurer l’empreinte environnementale totale de différents pesticides
  • Comparaison de la diversité des pollinisateurs et du succès de nidification dans divers systèmes agricoles
  • Vérification des programmes de réglementation actuels sur les pesticides afin de s’assurer qu’ils sont assez solides sur le plan scientifique pour protéger les espèces et les milieux indigènes
  • Élaboration de nouveaux outils et de nouvelles approches pour modéliser les pertes des espèces associées à l’utilisation de pesticides, et incorporation de ces facteurs dans la science de l’évaluation des risques au plan écologique

Polluants organiques persistants (POP)

Les polluants organiques persistants (POP) sont des substances chimiques stables et toxiques qui sont émises dans l’environnement et qui résistent à la dégradation photolytique, chimique et biologique.

En voici quelques exemples :

Les POP se bioaccumulent principalement dans les tissus adipeux d’organismes vivants et produisent un certain nombre d’effets néfastes chez les espèces sauvages, notamment un dysfonctionnement du système reproducteur, l’amincissement de la coquille, des changements métaboliques, des anomalies congénitales, des cas de cancer, une immunosuppression et une perturbation du système endocrinien.

Image d’un Goéland argenté sur les Grands Lacs | Photo : Ian Parsons, Environnement Canada
Ces effets, seuls ou en association, peuvent rendre les individus et les populations vulnérables aux maladies et à la prédation, et ils peuvent représenter des facteurs contribuant aux déclins de populations.

Dans les années 1970, les programmes de surveillance des Grands Lacs ont alerté les scientifiques à propos du fait que les coquilles des œufs des oiseaux piscivores étaient de plus minces, à un point tel qu’il était possible qu’elles craquent pendant l’incubation. Cette situation était le résultat d’une exposition au DDT; une fois cette substance interdite, les niveaux dans l’environnement ont diminué de l’ordre de 10 fois et la santé des oiseaux locaux s’est améliorée.

Les chercheurs ont déterminé que depuis la mise en place de mesures réglementaires contre les POP, les niveaux ont diminué en général d’environ la moitié, tandis que chez certaines espèces indicatrices, comme le Goéland argenté, des diminutions considérables ont été observées.

D’importants travaux réalisés dans ce domaine ont principalement porté sur les régions du Nord et de l’Arctique, où les processus atmosphériques entraînent le dépôt de POP provenant de sources situées plus au sud.

Prélèvement d’haleine chez un ours polaire | Environnement Canada

En travaillant dans l’Arctique avec les collectivités locales, les chercheurs examinent les niveaux et les effets des contaminants, et ils travaillent en vue de réduire le risque qui guette les espèces sauvages et les collectivités du Nord.

Les recherches sur les POP mettent l’accent sur ce qui suit :

  • Détermination des sources, de l’occurrence et de la dynamique des POP et de leurs effets sur la reproduction, la survie et la santé des espèces sauvages, notamment dans les environnements du Nord où des POP ont été déposés par le transport atmosphérique à grande distance
  • Contribution aux groupes et programmes nationaux et internationaux en vue de conseiller les gouvernements et les collectivités de l’Arctique sur des sujets liés aux espèces sauvages, aux contaminants et aux questions connexes. Ces groupes comprennent le Programme de surveillance et d’évaluation de l’Arctique et le Programme de lutte contre les contaminants dans le Nord d’Affaires indiennes et du Nord Canada.
  • Étude de l’occurrence des POP chez des espèces de niveau trophique supérieur, incluant les oiseaux marins de toutes les côtes du Canada, les ours polaires et les phoques annelés dans l’Arctique, les oiseaux et les reptiles dans les Grands Lacs ainsi que les Balbuzards pêcheurs et les Huards dans les lacs alpins
  • Étude des patrons spatial et temporel ainsi que de la bioaccumulation et de la trophodynamique des POP afin de mieux comprendre et prévoir les déplacements des POP
  • Participation à des ententes de coopération internationale visant à réduire l’utilisation de POP
  • Étude des « points chauds » dans les Grands Lacs et ailleurs

Composés émergents

Tandis que les niveaux de polluants organiques persistants (POP) ont diminué depuis les années 1970, les niveaux de contaminants émergents ont augmenté et représentent une préoccupation croissante pour les chercheurs et la population.

Les contaminants émergents ont augmenté sur le plan de la concentration et leur occurrence est plus vaste que ce que l’on avait prévu; dans certains cas, ils présentent aussi des propriétés toxicologiques uniques.

Les produits ignifuges bromés, qui sont des produits chimiques utilisés comme agents extincteurs, représentent un exemple de tels produits et sont présents dans des produits courants comme les textiles, les plastiques et les appareils électriques.

Les polybromodiphényléthers (PBDE) représentent une préoccupation particulière depuis que des études menées dans les années 1990 ont révélé que ces substances chimiques avaient été retrouvées dans du lait maternel, quoique ces substances se retrouvent encore à des concentrations généralement faibles. Les recherches portant sur les PBDE, d’autres produits ignifuges bromés et d’autres composés émergents continuent de fournir de l’information utilisée dans la réglementation des substances chimiques assujetties à la Loi canadienne sur la protection de l’environnement, 1999.

Les recherches mettent l’accent sur ce qui suit :

  • Effets des composés chimiques nouveaux et émergents, en particulier les produits ignifuges bromés, sur la reproduction, la croissance, le comportement et la fonction endocrinienne d’oiseaux en liberté et en captivité, incluant des rapaces et des passereaux
  • Crécerelle d’Amérique couvant des œufs dans un nichoir | Photo : Glenn Barrett, Environnement Canada
    Élaboration de méthodes pour la surveillance des tendances liées aux contaminants
  • Mise au point de biomarqueurs et d’essais biologiques pour mesurer les effets cumulatifs des substances émergentes (pharmacologie et nanotoxicologie)
  • Étude de la bioaccumulation, du devenir et de la trophodynamique des contaminants émergents et de leurs métabolites chez les espèces sauvages et au sein des réseaux trophiques et des écosystèmes
  • Établissement des tendances spatiales et temporelles sur le plan de la bioaccumulation chez les prédateurs de niveau trophique supérieur, incluant les Goélands, les rapaces et des espèces de reptiles
  • Étude des répercussions de l’exposition à des produits chimiques nouveaux et émergents, incluant des produits ignifuges bromés, et à d’autres composés présents dans les effluents d’eaux usées municipales chez les oiseaux et les reptiles
  • Analyse de niveaux infimes de contaminants afin de déterminer les niveaux de PBDE dans l’environnement, et ce, afin d’aider à établir et à documenter l’occurrence et les patrons des voies d’accès des contaminants
  • Étude de la dynamique des réseaux trophiques dans les Grands Lacs et analyse des changements alimentaires du point de vue temporel et spatial chez les Goélands des Grands Lacs afin de déterminer précisément comment les niveaux de contaminants varient dans l’écosystème

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