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L’écotoxicogénomique : une nouvelle technologie environnementale prometteuse pour évaluer les risques

Par:  Ginny Hardy avec la Division de la liaison en S-T

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Le problème

Les substances toxiques ont une incidence variée sur différentes espèces. Il est donc difficile de prévoir quels organismes seront les plus touchés par des contaminants rejetés dans l’environnement.

Technicien prélevant des échantillons dans un laboratoire d’écotoxicologie | Photo: CSTE, ECComment et pourquoi la sensibilité des espèces aux substances toxiques, comme le plomb ou le mercure, diffère-t-elle? Quelle voie un contaminant emprunte-t-il pour nuire aux plantes, à la faune et aux humains? Si les décideurs et les gestionnaires en matière d’environnement connaissaient d’avance l’incidence éventuelle des substances toxiques sur les espèces individuelles et les écosystèmes, ils pourraient affecter des ressources et préciser les mesures pour mieux prévenir et traiter la contamination. Jusqu’à maintenant, les scientifiques œuvrant dans le domaine environnemental n’ont pas été capables de créer un tel réseau d’alerte rapide.

À la recherche de solutions au moyen des S et T

La sensibilité peut varier grandement d’une espèce à l’autre en fonction du bagage génétique. La toxicogénomique est l’étude de la réaction d’un organisme à des substances toxiques sur le plan génétique. L’écotoxicogénomique applique cette science à l’étude des écosystèmes. Elle utilise un organisme représentatif de l’écosystème pour comprendre l’effet des toxines environnementales sur l’écosystème en entier.

Les chercheurs d’Environnement Canada étudient la possibilité d’utiliser l’écotoxicogénomique comme outil d’évaluation de l’incidence, sur les systèmes aquatiques, les systèmes terrestres et la faune, des toxines présentes dans l’environnement.

Des chercheurs de différents domaines collaborent pour obtenir l’expertise nécessaire afin d’appliquer l’écotoxicogénomique aux problèmes environnementaux actuels et nouveaux, notamment :

  • l’élaboration de nouvelles méthodes d’évaluation fondées sur les molécules afin d’évaluer et de prévoir l’effet toxique des contaminants, tels qu’ils sont définis dans la Loi canadienne sur la protection de l’environnement de 1999, sur les écosystèmes aquatiques;
  • la vérification des effets des effluents des usines de pâtes et papiers sur la truite arc-en-ciel et d’autres poissons;
  • la vérification et la surveillance de l’incidence écotoxicologique des cultures génétiquement modifiées sur les écosystèmes aquatiques;
  • les hydrocarbures, ainsi que de la restauration biologique des sites contaminés.

En collaboration avec des collègues de l’Université McMaster, les scientifiques d’Environnement Canada mesurent la réaction génétique des goélands à l’exposition aux substances toxiques. Ils ont montré que les oiseaux vivant près d’aciéries en activité ont un taux de mutation génétique supérieur à celui des oiseaux vivant dans des milieux urbains ou ruraux. Ils poursuivent notamment la recherche à deux endroits où l’apport en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et en biphényle polychloré (BPC) diffère chez les populations de goélands afin de déterminer lequel de ces endroits est plus propice aux mutations génétiques. Selon la Loi canadienne sur la protection de l’environnement de 1999, les HAP et les BPC sont des substances toxiques.

Mettre les connaissances en application

À qui ces résultats servent-ils?

Les scientifiques estiment que l’écotoxicogénomique accroîtra l’efficacité des évaluations des risques environnementaux par l’apport d’une nouvelle génération d’instruments qui seront appliqués aux évaluations préalables de la toxicité.  Grâce à ces outils, ils pourront prévoir le niveau de susceptibilité aux mutations génétiques pour divers agents stressants, et déterminer les produits chimiques ou les groupes de produits chimiques qui posent le plus grand risque pour la santé humaine ou les écosystèmes. On peut utiliser les méthodes d’écotoxicogénomique pour examiner la toxicité génétique spécifique, et tenter de déterminer les voies de pénétration toxicologiques imprévues. Grâce à ces connaissances, les chercheurs dans le domaine environnemental peuvent individualiser des conceptions et des méthodes d’essais en les adaptant à des produits chimiques précis. Le processus d’évaluation des risques serait ainsi plus ciblé et plus rapide et moins coûteux. 

Jeune homard | Photo: P. Jackman, ECLes scientifiques d’EC collaborent avec des collègues d’autres organismes gouvernementaux et du milieu universitaire, ainsi qu’avec des membres de la communauté scientifique internationale. Ils cherchent des moyens de relever le défi que sont l’élaboration et l’application d’une nouvelle technologie environnementale, par exemple la mise au point de méthodes normalisées d’obtention et de validation de données et la mise en place de systèmes de gestion de l’énorme volume de données produites par la recherche génomique.

Avantages pour les Canadiens et les Canadiennes

Les résultats de cette recherche peuvent contribuer à la mise en place d’un « réseau d’alerte rapide » qui mettrait les chercheurs en garde quant aux signes avant-coureurs de menaces pour des espèces animales et végétales, tout en procurant aux responsables les renseignements nécessaires à une prise de décisions appropriée en matière de conservation et de réglementation. Grâce à des prévisions précoces, il est possible d’adopter des stratégies améliorées de prévention pour protéger les Canadiens.

Équipement spécialisé d’un laboratoire d’écotoxicogénomique | Photo: Rachel Skirrow, ECLe catalogage, les analyses et l’interprétation des données produites par la recherche écotoxicogénomique peuvent fournir un aperçu clair de la réaction des écosystèmes et de leur vulnérabilité à des contaminants et à des maladies d’origine chimique, tout en permettant d’évaluer plus efficacement les substances toxiques et leur incidence sur les écosystèmes et, éventuellement, sur la santé des Canadiens.

Grâce à des outils de surveillance plus efficaces s’appuyant sur l’écotoxicogénomique, on pourrait détecter de manière précoce les menaces que posent les produits chimiques et biologiques sur la faune. On pourrait ainsi mieux protéger les espèces en voie de disparition qui sont importantes pour le commerce, et procurer des avantages économiques et environnementaux aux générations à venir.

L’information en écotoxicogénomique pourrait mener à la mise au point de marqueurs moléculaires nommés « biomarqueurs d’effet », que les chercheurs pourraient appliquer à la détermination des espèces et des populations les plus vulnérables.

La Politique de gestion des substances toxiques d’EC propose une approche prudente et préventive pour traiter les substances qui pourraient s’avérer dangereuses pour l’environnement ou la santé humaine. Elle propose un cadre visant à prendre des décisions scientifiques relativement à la gestion efficace des substances toxiques.

Les scientifiques d’EC se servent de l’écotoxicogénomique pour élaborer des outils efficaces visant à évaluer les risques et la persistance des substances qui pourraient poser un risque pour les écosystèmes et la santé humaine. La mise au point de nouvelles méthodes d’essai normalisées aidera les scientifiques à prédire certains effets toxiques plus rapidement et de manière plus sensible, tout en employant moins de sujets vivants que ce n’est le cas avec les méthodes classiques d’essais sur la toxicité.

Pour de plus amples renseignements :

Ankley, G.T., G.P. Daston, S.J. Degitz, N.D. Denslow, R.A. Hoke, S.W. Kennedy, A.L. Miracle, E.J. Perkins, J. Snape, D.E. Tillitt, C.R. Tyler et D. Versteeg.  2006.  « Toxicogenomics in regulatory ecotoxicology ».  Environ. Sci. Technol. A 40(13): 4055-4065.

Environnement Canada. Politique de gestion des substances toxiques

McIntyre, T.  2005.  « Putting a ‘Green Thumb’ on the ‘Genomics Hand’ – Canadian Research Efforts in Environmental Genomics (PDF 833 kB; Télécharger : lecteur gratuit) ». Présentation durant l’atelier eGenomics:  Genomes and the Environment, les 5 et 6 septembre 2005, Cambridge, Royaume-Uni.

Organisation de coopération et de développement économiques. « OECD Activities to Explore and Evaluate Regulatory Application of Genomic Methods; Toxicogenomics ».

Division de la liaison en S-T | Tél 905 315 5228 | Télécopieur 905 336 4420
© Sa majesté la Reine du chef du Canada, représentée par le Ministre de l'environnement, 2008.
No. de catalogue En164-17/3-2008F-PDF; ISBN 978-0-662-08638-3