La toxicité des médicaments rejetés dans les cours d'eau dépend en partie de l'acidité
Une étude de l'Université de Tübingen conduit à l'abaissement de la limite environnementale de l'UE pour l'analgésique ibuprofène
Une étude menée par des chercheurs des universités de Tübingen et d'Athènes a révélé que la toxicité des produits chimiques présents dans les lacs et les rivières peut varier de plusieurs ordres de grandeur en fonction de l'acidité de l'eau. Le professeur Heinz Köhler, de l'Institut d'évolution et d'écologie de l'université de Tübingen, en collaboration avec des collègues d'Athènes et de l'Agence allemande pour l'environnement, a testé l'effet de 24 substances, dont la plupart sont utilisées comme médicaments, sur le développement d'embryons de poissons dans des scénarios réalistes. L'équipe a mis au point un modèle permettant de prédire de manière fiable la toxicité des substances chimiques ionisables dans les masses d'eau. Les résultats ont été pris en compte par la Commission européenne à la fin de l'année 2022 lors de l'établissement de normes de qualité environnementale visant à limiter l'utilisation de l'ibuprofène. L'étude a été publiée dans la revue Water Research.
Les embryons de poisson-zèbre comme système d'essai pour la protection des voies navigables intérieures dans l'UE
Mona Schweizer und Heinz Köhler
Pour que les médicaments aient un effet maximal, leurs ingrédients actifs sont conçus pour être difficiles à décomposer par le corps humain ; ensuite, une grande partie de la dose est excrétée sans modification. En raison de la consommation croissante de médicaments par une population vieillissante, des quantités toujours plus importantes de nombreux médicaments différents pénètrent dans l'environnement par le biais des eaux usées.
Les substances étudiées dans l'étude, telles que les analgésiques diclofénac et ibuprofène, le médicament anti-cholestérol acide clofibrique et le bêta-bloquant métoprolol, sont des molécules ionisables. Cela signifie qu'elles peuvent exister sous une forme neutre ou chargée électriquement. Les masses d'eau peuvent présenter des rapports acide-base très variables, mesurés par le pH. "Tous ces facteurs influencent l'absorption des substances par les cellules des organismes vivants, qu'elles peuvent endommager", explique Heinz Köhler.
Examiner les pires scénarios
Le poisson zèbre a servi d'organisme de test. Ses œufs en développement ont été exposés aux produits chimiques. Dans chaque cas, la valeur LC50 a été déterminée, c'est-à-dire la concentration de polluant à laquelle 50 % des embryons de poisson meurent. Dans l'étude, les chercheurs ont testé la toxicité des produits chimiques à quatre valeurs de pH différentes, allant d'une eau légèrement acide à une eau alcaline, dans plus de 1 200 tests individuels.
"Pour certains ingrédients pharmaceutiques actifs, tels que le diclofénac, le propanolol, un bêta-bloquant, et la fluoxétine, un antidépresseur, la valeur de la CL50 chez les embryons de poisson variait de plus de mille fois entre un pH de 5 et un pH de 9", explique M. Köhler. Les chercheurs ont établi des scénarios réalistes pour que les produits pharmaceutiques ne causent pas trop de dommages aux organismes vivants lorsqu'ils sont rejetés dans l'eau et que les pires conditions possibles coïncident. En moyenne, les substances se sont révélées plus toxiques à l'état non chargé que sous leur forme ionisée.
Des simulations fiables
L'équipe de recherche a élaboré ses approches de modélisation respectives sur la base de diverses hypothèses concernant l'efficacité avec laquelle les molécules de médicaments pénètrent la membrane cellulaire et les effets nocifs qu'elles peuvent avoir dans les cellules. Pour simuler la toxicité à différents niveaux de pH de l'eau ambiante, ils ont comparé six modèles mathématiques. "Pour l'application pratique, nous avons choisi le modèle qui permettait de reproduire de manière fiable les différents effets toxiques sur les poissons sur trois ordres de grandeur", explique le chercheur.
Selon M. Köhler et le deuxième auteur principal de l'étude, M. Peter von der Ohe de l'Agence allemande pour l'environnement, les résultats de l'étude devraient avoir un impact sur l'enregistrement et l'autorisation des produits chimiques dans l'UE et sur la définition des normes de qualité environnementale. La valeur limite de l'eau de l'UE pour l'ibuprofène étant huit fois inférieure à ce qu'elle aurait été avec la méthode précédente, un premier pas a été franchi, ajoute-t-il. "Cette étude contribue à une meilleure compréhension de la toxicité des substances ionisables et a considérablement amélioré la prédiction de leur toxicité. Nous nous attendons à ce que nos résultats soient également pris en compte dans l'enregistrement et l'approbation des produits chimiques à l'avenir", déclarent les deux chercheurs.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Köhler H-R et al. (2023): LogD-based modelling and ΔlogD as a proxy for pH-dependent action of ionizable chemicals reveal the relevance of both neutral and ionic species for fish embryotoxicity and possess great potential for practical application in the regulation of chemicals. Water Research 235, 119864.
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