Spéciation et chélation dans le vivant
37
© Lavoisier
- La
photocopie non
autorisée est un
délit
mais dont la spéciation, complexe due à la chimie particulière de cet élément, reste
peu documentée en milieu biologique (Hou et al., 2009) (cf. partie 4, chapitre 4).
Les paragraphes ci-après dressent une ébauche des données de spéciation (au
sens « structure complexe » du terme, notamment pour les actinides) dans le
vivant, ou le cas échéant de distributions, obtenues pour certains des éléments
d’intérêt chez les mammifères, les organismes vivant en milieu aquatique et les
plantes. Cet état des connaissances est décrit et illustré par quelques exemples
choisis ; les éléments cités sont regroupés en fonction de leur propriété d’acide dur,
intermédiaire et mou (Pearson, 1963).
2.1.
Acides durs : exemple de l’ion uranyle des plantes
aux mammifères
2.1.1. Chez les végétaux
L’incorporation de toxiques métalliques par les plantes dans des environnements terrestres ou aquatiques débute par un transport du toxique via les racines
principalement (formes non volatiles) et se poursuit différemment en fonction du
métal, de sa concentration et de la plante (Greger, 1999; Mari et Lebrun, 2006)
(cf. partie 1, chapitre 6).
Dans le cas de l’uranium sous forme U(VI), après absorption chez Lupinus
angustifolius il est observé lié à des phosphates organiques et inorganiques tant
au niveau des racines et de la tige que des feuilles. De plus, son état d’oxydation
U(VI) est conservé après absorption et ce, quelle que soit la composition chimique
initiale du milieu de contamination (Günther et al., 2003).
2.1.2. Chez les animaux vivant en milieu aquatique
Chez les invertébrés aquatiques comme les bivalves, le flux de polluant arrive
au niveau des branchies, passe dans l’hémolymphe de l’animal avant d’être redistribué aux différents organes. Chez ces animaux, les approches de spéciation
correspondent à l’étude de la distribution du polluant et visent à distinguer dans
certains organes clés (e.g. branchies, masse viscérale) la fraction soluble (cytosolique), remobilisable et potentiellement toxique, et insoluble (granules riches
en métaux, lysosomes), caractéristique de stockage et/ou de détoxication. Après
exposition à des concentrations élevées d’uranium, la fraction cytosolique d’uranium dans les cellules de la masse viscérale est faible (~ 10 %) (Simon et GarnierLaplace, 2004) et coélue en chromatographie avec les protéines de haut poids
moléculaire, identifiées comme des transporteurs chez Mytilus edulis (Ferrarello
et al., 2000).
Dans ces mêmes conditions, des colocalisations U-P dans des précipités intracellulaires sont observées au MET dans des branchies de Corbicula fluminea
(Simon et al., 2007) (figure 5a), colocalisations qui sont aussi retrouvées dans des
branchies de poissons ayant subi une exposition moindre (figure 5b; (Barillet,
2007)).
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photocopie non
autorisée est un
délit
mais dont la spéciation, complexe due à la chimie particulière de cet élément, reste
peu documentée en milieu biologique (Hou et al., 2009) (cf. partie 4, chapitre 4).
Les paragraphes ci-après dressent une ébauche des données de spéciation (au
sens « structure complexe » du terme, notamment pour les actinides) dans le
vivant, ou le cas échéant de distributions, obtenues pour certains des éléments
d’intérêt chez les mammifères, les organismes vivant en milieu aquatique et les
plantes. Cet état des connaissances est décrit et illustré par quelques exemples
choisis ; les éléments cités sont regroupés en fonction de leur propriété d’acide dur,
intermédiaire et mou (Pearson, 1963).
2.1.
Acides durs : exemple de l’ion uranyle des plantes
aux mammifères
2.1.1. Chez les végétaux
L’incorporation de toxiques métalliques par les plantes dans des environnements terrestres ou aquatiques débute par un transport du toxique via les racines
principalement (formes non volatiles) et se poursuit différemment en fonction du
métal, de sa concentration et de la plante (Greger, 1999; Mari et Lebrun, 2006)
(cf. partie 1, chapitre 6).
Dans le cas de l’uranium sous forme U(VI), après absorption chez Lupinus
angustifolius il est observé lié à des phosphates organiques et inorganiques tant
au niveau des racines et de la tige que des feuilles. De plus, son état d’oxydation
U(VI) est conservé après absorption et ce, quelle que soit la composition chimique
initiale du milieu de contamination (Günther et al., 2003).
2.1.2. Chez les animaux vivant en milieu aquatique
Chez les invertébrés aquatiques comme les bivalves, le flux de polluant arrive
au niveau des branchies, passe dans l’hémolymphe de l’animal avant d’être redistribué aux différents organes. Chez ces animaux, les approches de spéciation
correspondent à l’étude de la distribution du polluant et visent à distinguer dans
certains organes clés (e.g. branchies, masse viscérale) la fraction soluble (cytosolique), remobilisable et potentiellement toxique, et insoluble (granules riches
en métaux, lysosomes), caractéristique de stockage et/ou de détoxication. Après
exposition à des concentrations élevées d’uranium, la fraction cytosolique d’uranium dans les cellules de la masse viscérale est faible (~ 10 %) (Simon et GarnierLaplace, 2004) et coélue en chromatographie avec les protéines de haut poids
moléculaire, identifiées comme des transporteurs chez Mytilus edulis (Ferrarello
et al., 2000).
Dans ces mêmes conditions, des colocalisations U-P dans des précipités intracellulaires sont observées au MET dans des branchies de Corbicula fluminea
(Simon et al., 2007) (figure 5a), colocalisations qui sont aussi retrouvées dans des
branchies de poissons ayant subi une exposition moindre (figure 5b; (Barillet,
2007)).