Toxicité des eaux contaminées par la pollution organique

Toxicité des eaux contaminées par la pollution organique

Chapitre 3 :Toxicité des eaux contaminées par la pollution organique

3.1- Généralité sur la toxicité

3.1.1- Notion et définition

La toxicologie est depuis longtemps reconnue comme étant la science des poisons. Elle étudie les effets nocifs des substances chimiques sur les organismes vivants.

Elle fait appel à une multitude de connaissances scientifiques et s’intéresse à plusieurs secteurs de l’activité humaine : l’agriculture, l’alimentation, l’industrie pharmaceutique, l’environnement, les milieux de travail, etc. (Lapointe, 2004).

Un poison, ou toxique, est une substance capable de perturber le fonctionnement normal d’un organisme vivant. Il peut être de source naturelle (ex. : poussières, pollen) ou artificielle (ex. : urée- formaldéhyde), ou de nature chimique (ex. : acétone) ou biologique (ex. : aflatoxines, anthrax).

Les produits chimiques font partie intégrante de notre vie. Le développement scientifique et technologique s’accompagne de leur augmentation importante, tant en diversité qu’en quantité et, par conséquent, de l’augmentation du nombre de personnes qui y sont exposées.

Ils se trouvent partout dans l’air que nous respirons, dans nos aliments, nos médicaments, nos cosmétiques, etc. et nous y sommes fréquemment exposés dans nos loisirs, dans notre milieu de travail, etc. (Lapointe, 2004).

3.2- La toxicité dans l’eau eutrophie

3.2.1- Toxicité nitrates – nitrites

Chez l’homme les nitrates ne présentent aucune toxicité, mais constituent le premier maillon d’une chaîne de transformation biologique et chimique qui aboutit à la transformation de composés toxique dans notre organisme par contre les nitrites peuvent être mortels à forte dose dans le sang (Guenfoud, 2009).

La consommation d’une eau ayant une concentration supérieure à 50 mg/l (OMS) peut représenter une source importante de nitrates- nitrites. L’eau consommée peut produire une maladie, la méthémoglobinémie, qui affecte la capacité du sang à transporter l’oxygène.

Les bébés de moins de six mois font partie du groupe le plus à risque et ne doivent pas consommer une eau dont la concentration en nitrates- nitrites est supérieure à 50 mg/l. Par mesure de prudence, les femmes enceintes devraient également s’abstenir de consommer une eau au-delà de cette concentration (Guenfoud, 2009).

3.2.1.1- Risque pour la santé

L’ion nitrate est la forme stable de l’azote, formé par l’association d’un atome d’azote avec trois atomes d’oxygène. Une fois ingéré, il peut être réduit en nitrite par les bactéries présentes dans le corps, en particulier dans la bouche, mais aussi l’intestin grêle et le côlon.

A partir de 25 mg/l, les nouveaux-nés peuvent manquer d’oxygène parce que les nitrites issus des nitrates oxydent le fer ferreux (Fe2+) de l’hémoglobine des globules rouges en fer ferrique (Fe3+). La méthémoglobine qui en résulte est incapable de fixer l’oxygène (Linster et Van Schaftingen, 2006).

Dans un milieu acide, l’estomac par exemple, l’ion nitrite donne naissance à de l’acide nitreux qui génère du dioxyde d’azote. Ce dernier est capable de réagir avec des substances azotées qu’on appelle amines pour former des molécules très peu fréquentables, les nitrosamines. Ces nitrosamines endommagent les gènes et provoquent des cancers dans toutes les espèces animales (Lowy et al, 1976).

Plus on consomme de nitrates dans l’eau, plus on fabrique de nitrosamines. Les populations qui affichent des taux élevés de cancers de l’œsophage et de l’estomac sont aussi celles chez lesquelles on retrouve des taux élevés d’une nitrosamine, la N-nitrosoproline (Linster et Van Schaftingen, 2006).

Plusieurs études ont trouvé que les nitrates de l’eau augmentent le risque de certains cancers – d’autres études ont conclu qu’ils n’ont pas d’influence. En fait, la toxicité des nitrates varie selon l’environnement dans lequel ils sont métabolisés. Les nitrates sont peu toxiques, se sont surtout les nitrosamines qui ont des effets cancérogènes.

La vitamine C a la capacité de réduire ou prévenir l’oxydation d’autres substances chimiques telles que les radicaux libres.

Cette oxydation s’agit d’une réaction d’oxydo-réduction dans laquelle il se produit un transfert d’électrons d’un composé à un oxydant qui donnera des radicaux libres qui entraînent des réactions en chaîne destructrices pour la cellule.

La vitamine C (ascorbate) qui joue le rôle d’agent réducteur donneur d’électron, est l’antioxydant hydro-soluble le plus puissant ce qui lui procure la propriété chimique de la vitamine C (Linster et Van Schaftingen, 2006).

La vitamine C bloque la formation de nitrosamines en réduisant l’acide nitreux en monoxyde d’azote. Les composés N-Nitroso sont généralement des formations dans l’estomac humain issues des nitrites précurseurs ainsi que de la présence des amines secondaires et tertiaires.

L’acide ascorbique s’est avéré être un agent de blocage efficace de l’évolution des substances cancérogènes, à la fois in vitro et in vivo (Tannenbaum, 1989).

La vitamine E bloque elle aussi la nitrosation en réduisant l’ion nitrite en monoxyde d’azote. Le café, l’ail, le thé vert préviennent eux aussi l’apparition des nitrosamines (web site 3 ).

Ces phénomènes ont été constatés et étudiés dans d’autres systèmes alimentaires comme les produits carnés par exemple (Rougié et al, 1980).

Cassens et al en 1976, ont montré que certains oxydes d’azote présentent une forte réactivité vis-à-vis des grandes classes de constituants biochimiques, mais ce sont les protéines qui sont de loin les plus touchées. Parmi les effets nocifs du nitrite, on peut citer :

• La méthémoglobinémie.
• La diminution de la phosphorylation oxydative et l’inhibition d’enzymes microsomales (Lowy et al, 1976).
• La diminution de l’efficacité vitaminique de la ration alimentaire (Lhuissier et al, 1976) ;

Certains composés N-nitrosés (nitrosamines et les nitrosamides) ont un pouvoir cancérogène chez les animaux, ils provoquent notamment le cancer de l’estomac chez l’homme, comme ils contribuent ainsi dans les différentes pathologies cancérogènes tels que le cancer de la prostate ; cancer du colon, …etc.

A plus long terme une importante assimilation des nitrates par l’homme pourrait avoir d’autres conséquences (U.C.B.L, 2003) à savoir :

• Effet antithyroïdien,
• Effet sur le comportement, la reproduction,
• Troubles vasomoteurs,
• Hypertension (corrélation épidémiologique),
• Diminution de la mise en réserve hépatique de la vitamine A,
• Destruction des vitamines B1 et E.

Figure 12 – Relation entre nitrate et nitrite et risque pour la santé (Soberka et al, 1995)

3.2.2- Toxicité de phosphore

Concernant les effets sur la santé humaine, le phosphore ne constitue pas une menace directe aux doses et sous les formes rencontrées dans les eaux de boisson provenant du réseau d’eau potable. Il ne présente aucune toxicité et est essentiel dans l’alimentation humaine.

• Cependant, l’excès de phosphore favorise la prolifération de cyanobactéries dans les plans d’eau. Ces dernières présentent une réelle menace sur le plan sanitaire (Fromange, 2007) :

certaines cyanobactéries produisent des toxines qui peuvent agir sur le foie (hépatotoxines), sur les cellules nerveuses (neurotoxines) ou les cellules de la peau (dermatotoxines). Ainsi, leur présence engendre des risques sanitaires lors des activités aquatiques par contact, ingestion ou inhalation.

• par leur masse, les cyanobactéries peuvent entraîner des problèmes de gestion du traitement de l’eau pour sa potabilisation (perturbation des filtrations).

De plus, les toxines, peuvent déjà être présentes dans les eaux brutes ou être libérées lors du traitement de potabilisation de l’eau. Cependant, même si elles ne sont pas éliminées par les traitements

physico-chimiques conventionnels (coagulation, floculation, décantation, filtration), elles réagissent aux traitements par oxydation (ozonation, chloration) et par l’emploi de charbon actif.

3.3- Pollution chronique et pollution aigue

Le rythme d’apporte conditionne également le type d’impact (Brigitte et al, 2003) :

3.3.1- Les pollutions chroniques

Engendrent une réponse progressive, qui se traduit un nouveau point d’équilibre. Les conditions imposées par d’apport polluant sont plus ou moins constante.

C’est le cas en aval des agglomérations (rejet urbains), des zones d’élevage intensif, des secteurs céréaliculture irrigués et drainés.

3.3.2- Les pollutions aiguées

Constituent un accident, une attaque ou une modification brutale de l’écosystème, qui est parfois en partie détruit. Il s’agit de déversements accidentels toxiques, de conséquences d’accidents de la circulation, de vidanges malveillantes de citernes, du ruissellement d’eau d’extinction d’incendie.

3.4- Les maladies liées à l’eau eutrophie

Les maladies liées à l’eau sont une tragédie humaine. Il s’agit de plusieurs groupes d’affection qui tuent encore des millions de personnes et empêchent des millions d’individus de mener une vie saine et productive.

L’organisation mondiale de la santé estime que plus de d’un milliard de personnes à travers le monde n’ont pas accès à un approvisionnement en saine.

Actuellement, on remarque que les maladies liées à l’eau sont de plus en plus répandus et qu’elle présentent des variations considérables sur le plan de leur nature et de leur mode de transmission (Bouziani, 2000).

3.5- Les maladies d’origine hydrique

Les maladies d’origine hydrique sont des infections, qui sont dues à un agent infectieux, bactérie, virus, ou protozoaire. Les plus anciennement connues sont la fiévre typhoide,la dysentrie bacillaire,le choléra. De nos jours, ces infections sont le plus souvent des diarrhées.

Ainsi l’eau peut étre le vecteur de nombreuses maladies du siécle ; qu’elles soient bactériennes, virales ou parasitaire), d’intoxication, de trouble sur la santé. L’eau et l’assainissement sont indispensables à la santé publique.

« Je dis souvent qu’ils en constituent la base, car lorsqu’on aura garanti à tout un chacun quelques soient ses conditions de vie l’accés à une eau salubre et à un assainissement correct, la lutte contre un grand nombre de maladies aura foit un bond émorme (OMS, 2006).

3.6- Transmission hydrique

La transmission d’une maladie infectieuse fait intervenir un agent infectieux,un sujet réceptif.et une voie d’introduction , dans le cas des infection d’origine hydrique,les agents responsables qui ont contaminé l’eau proviennent des individus malades , des porteurs sains,ou des animaux,qu’on appelle communément des réservoirs de germes.

Si ces micro- organismes, potentiellement pathogéne, conservent dans l’eau viabilité en même temps que toutes leurs propriétés intrisèques et si leur nombre est suffisant (dose infectieuse), alors l’individu réceotif pourra faire la maladie en absorbant de l’eau contaminée (Hasaly, 1993).

Tableau 3 – Principales maladies d’origine hydrique et leur agent respensable (Hasaly, 1993).

3.7- Maladies diarrhéques hydriques

3.7.1- Maladies diarrhéques hydriques d’origine bactérienne

Les maladies diarrhéiques hydriques sont causées par des bactéries telles que : Vibrio cholerae responsable du choléra, Shygella flexnerie et Sh.

Paradysenteriae responsable de la dysenterie bacilliaire, les almonelloses ou fièvres typhoides et paratyphoides causées par Salmonella typhi et para typhi, la gastroentérique infantile par Staphylococcus aureus, l’entérite par Pseudomonas aeruginosa ,la diarrhée infantile par Proteus,Entérite à campylobacter jejuni,la diarrhé à bactéries opportunistes par Streptococcus fecalis,et Clostridium perfringens,la diarrhé sanglante par Escherivhia coli entéro-invasifset entéro- hémorragique.

3.7.1.1- Le choléra

Le choléra est une maladie à incubation courte (qyelques heures à 5 jours) due à bactérie Vibrio cholerae dont le principal vecteur est l’homme.

La maladie résulte de l’absorption d’eau ou aliments contaminés. Une fois dans l’intestin , les vibrions sécrétent notamment la toxine cholérique , principal responsable d’une importante déhydratation avec une évolution mortelle sans réhydratation et antibiothérapie. L’homme joue à la fois le role de milieu de culture et de moyen de transporte pour le vibrion cholérique.

Les selles diarrhéiques libérées en grand quantité sont responsables de la propagation des bacilles dans l’environnement et de transmission oro-fécale . Les matieres fecales émises contiennent 108 à 109 vibrions par ml soit 1012 à 1013 agents pathogènes par personnes/jours.

3.7.1.2- La salmonellose ou fièvre typhoide

La contamination se fait par voie digestive à partir d’eaux contaminées par des matières fécales, d’aliments avariés (coquillage, lait ect….) ou encore par des mains sales.

La fiévre accompagnée d’un abattement extrême (tuphos), complication : Hémorragique intestinal, Collapsus cardiovasculaire.

La bactérie (salmonelle) traverse la barrière intestinale et se fixe dans les ganglion mésentériques ; après incubation, elle se répand dans la circulation sanguine (septicémie).

3.7.2- Maladies diarrhéiques d’origine parasitaire 3.7.2.1- Les protozoaires

Ce sont des micro-organismes unicellulaires eucaryotes appartenant au régne des protistes. Ils se multiplient par mitose ou par reproduction sexuée.

Les formes infectantes des protozoaires passent souvent sous forme de kystes dans les matiéres fécales. L’espéce pathogéne la plus fréquente en afrique subtropicale est Entamoeba hystolitica. C’est la forme la plus virulente, responsable des formes cliniques graves (dysenterie amibienne et abcés hépatite).

La contamination se fait par l’ingestion des kystes (eau, aliments souillés , maladies des mains sales). Le kyste survit au minimum 15 jours dans l’eau à 18°C, 10 jours dans les selles, 24h à sec. Il résiste bien aux agents chimiques.

La forme végétative est trop fragile pour survivre dans la nature et jouer un role épidémiologique. Sa taille est relativement grande (25-120um) et ses kystes sont de la forme sphérique de 45 à 65 um de diamétre (OMS,1998).

C’est le protozoaire flagellé qu’on retrouve dans les excréments des hommes et des animaux qui provoque la diarrhée. L’infection se fait par voie oro-fécal par ingestion de kystes. Aprés enkystement, les trophozoites infectent la partie supérieure de l’intestin gréle.

La prévalence est de 2 à 5% dans les pays industrialisées et de 20% dans les PVD (Pays en voie de développement).

• Forme végétative est la forme infectante
• La forme kystique : C’est la forme de dissémination dans l’envirenemment. Elle est rejetée en grand nombre dans les matiére fécales. Les kystes peuvent résister plus de 16 jours dans l’eau de boisson à 8°C.

La contamination de l’eau par les féces d’une personne infectée peut donc entrainer directement la transmission de la giardase par voie hydrique .

3.7.2.2- Les helminthes

Tous les helminthes ne sont pas véhiculés par l’eau ; aussi il n’est pas recommandé de les surveiller de facon continue.

Les helminthe pouvant étre transmis par l’eau de boisson sont regroupés en trois grande catégories : Les Trématodes, les Cestodes,et les Nématodes.

L’eau est un milieu favorable pour le développement de nombreux vers parasites de l’homme ou des animaux (Ténia, Bilharzies, Ascaris etc…).

Les helminthes, leurs ouefs et leurs larves ne sont pas éliminés par la désinfection, par contre, ils le sont par la filtration (Bega, 2006).

Figure 13 – parasites : observation microscopique

3.7.3- Maladies diarrhéiques d’origine virale

Les virus sont des micro-organismes invisibles au microscope ordinaire. Les articules virales ne possédent as les organites des bactéries (ribosome par exemple) et n’ont pas de métabolisme propre. Leur reproduction a lieu dans des cellules vivantes et elles sont des parasites intracellulaires obligatoires.

Leur taille est inferieur à 0.3 µm leur permet de traverser les filtres qui arrétent habituellement les bactéries.

De nombreux virus peuvent infecter une personne et étre transmise à de nouveau hotes à travers les féces par voie digestive. Un gramme de fécès peu contenir 109 particules virales infectieuses (Kalidi,1993).

Cinq groupe de virus pathogénes sont particuliéremment importants sur le plan sanitaire :

Les poliovirus, les entérovirus,les virus de l’hépatite A. les rotavirus et les virus Norwalk et sont responsables de maladies telles que la poliomyélite. la méningite, l’hépatite, infectieuse, etc.

Figure 14 – Virus : observation microscopique

3.8- Qualité d’un bon indicateur

La législation en vigueur dans la plupart des pays de l’OMS recommande de rechercher et de dénombre quatre indicateurs bactériens :

• Les coliforme fécaux.
• Les coliforme totaux.
• Les streptocoques fécaux.
• Les clostridium sulfo-rèducteurs.

Les indicateurs de contamination qui permettent d’apprécier avec plus ou moins de sureté ou de précocite le risque d’une contamination éventulle par les micro-organisme pathogénes (Rodier, 1996).