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The Tara Microplastics mission was conducted for 7 months to investigate plastic pollution along nine major rivers in Europe—Thames, Elbe, Rhine, Seine, Loire, Garonne, Ebro, Rhone, and Tiber. An extensive suite of sampling protocols was applied at four to five sites on each river along a salinity gradient from the sea and the outer estuary to downstream and upstream of the first heavily populated city. Biophysicochemical parameters including salinity, temperature, irradiance, particulate matter, large and small microplastics (MPs) concentration and composition, prokaryote and microeukaryote richness, and diversity on MPs and in the surrounding waters were routinely measured onboard the French research vessel Tara or from a semi-rigid boat in shallow waters. In addition, macroplastic and microplastic concentrations and composition were determined on river banks and beaches. Finally, cages containing either pristine pieces of plastics in the form of films or granules, and others containing mussels were immersed at each sampling site, 1 month prior to sampling in order to study the metabolic activity of the plastisphere by meta-OMICS and to run toxicity tests and pollutants analyses. Here, we fully described the holistic set of protocols designed for the Mission Tara Microplastics and promoted standard procedures to achieve its ambitious goals: (1) compare traits of plastic pollution among European rivers, (2) provide a baseline of the state of plastic pollution in the Anthropocene, (3) predict their evolution in the frame of the current European initiatives, (4) shed light on the toxicological effects of plastic on aquatic life, (5) model the transport of microplastics from land towards the sea, and (6) investigate the potential impact of pathogen or invasive species rafting on drifting plastics from the land to the sea through riverine systems.

Le fascicule 3.7 « La pollution plastique en estuaire de Seine : dynamique, imprégnation environnementale et impact sur le vivant » propose une synthèse des travaux scientifiques menés ces dernières années sur la pollution micro et macroplastiques de l'estuaire de la Seine et une mise en perspective vis-à-vis d'autres acquisitions de données. Il s'attache à répondre aux questionnements suivants : Quelle est le niveau de pollution plastique, des larges débris jusqu'aux microplastiques, dans les différents compartiments environnementaux de l'estuaire de la Seine, à savoir les berges, la colonne d'eau, les fonds sédimentaires et les organismes aquatiques ? Quelles sont les dynamiques qui régissent le comportement des débris plastiques dans l'estuaire de la seine ? Quels sont les impacts des débris plastiques sur la faune aquatique de l'estuaire de la Seine ?

International audience; European sturgeon (Acipenser sturio) is an anadromous fish that breeds in rivers and which was previously found on most coasts of Europe. The last population of this species, nowadays listed as critically endangered, is reproducing in the Garonne basin near Bordeaux, south-west of France. In order to avoid extinction, the applied strategy since 1985 has been to release young fish into natural environment. These young individuals resulted from the assisted reproduction of wild and/or captive mature individuals. Recently recorded data in the Garonne basin show that in some sectors, where juveniles are likely to growth, summer temperatures have reached very high levels and water column has been hypoxic. Therefore, the combined influence of these factors on the young developmental stages needs to be assessed. The main goal of our project is to provide key information for improving the management of young fish release, especially age at release and release sites that maximize the fish survival. In this purpose, we will first calibrate a standard DEB model, based on the large dataset provided by the long term ex-situ stock breeding in our research institute. This model will firstly be used to evaluate the effect of temperature and oxygen on the survival rate of the first developmental stages. Other aspects of the life cycle will also be investigated, such as the link between maturity and the migration dynamics of the species and the impact of environmental conditions on eggs quality. The last part of our project will consist in the implementation of the standard DEB model within a pre-existing Individual Based Model (IBM) of the sturgeon population dynamics in the Garonne basin. This methodology will allow us to identify which individual traits are determinant in order to maximize the reinforcement of the sturgeon population in this basin.

International audience; Cette présentation synthétise les résultats des effets des contaminants organiques et minéraux présents sur les frayères et évalue la tolérance oxy-thermique des embryons et jeunes larves

International audience; European sturgeon (Acipenser sturio) is an anadromous fish which has been in sharp decline since the beginning of the 20th century. The last wild population of European sturgeon is settled in the Gironde Garonne Dordogne catchment. Because of global change, temperatures have risen and frequency and severity of hypoxic events have increased in this catchment. In addition, the A. sturio population faces chronic pollutant exposure due to increasing agricultural, industrial and domestic releases. The goal of this work is to examine the sensitivity of A. sturio early developmental stages to temperature variations, oxygen depletion and pollutions in environmentally realistic exposure conditions. Embryo-larvae were exposed to combined temperature conditions, ranged from 12°C to 30°C, and dissolved oxygen, ranged from 30 to 90 % O2 saturation (% O2 sat) and to four natural spawning grounds sediments. Lethal and sub-lethal effects were evaluated using embryonic and larval mortality, hatching success, malformation rate, yolk sac resorption, tissue development, routine metabolic rate (RMR), swimming speed and DNA damage (only for sediment exposure). Embryonic survival peaked at 20°C and no survival was recorded at 30°C. No hatching occurred at 50 % O2 sat or below. Malformation rate appeared to be minimum at 20°C and 90 % O2 sat. Maximum RMR were recorded at 20°C under 90 % O2 sat and at 16°C under 70 % O2 sat. At 20°C, RMR was lower at 70% O2 sat than at 90% O2 sat. Swimming speed peaked at 16°C. A. sturio's temperature optimum was shown to be close to 20°C. Its upper tolerance limit is between 26 and 30°C. Its lower tolerance limit was not reached and is supposed to be below 12°C. Oxygen depletion induce sublethal effects at 70 % and lethal effects at 50 % O2 sat. Strikingly, sediment quality of spawning ground had no effect on embryo-larval survival and hatching success. A significant increase of developmental defects and percentage of apoptotic cells was observed for one of the studied sediment. Current temperature, oxygen and sediment quality conditions in the Gironde basin are globally sustainable for A. sturio but a slight O2 levels decrease would impair European sturgeon maintenance capacity in the basin.

National audience; Résumé du programme ECHIBIOTEB : Bien que les stations de traitement des eaux usées (STEU) ne soient pas construites dans le but d’éliminer les micropolluants organiques et métalliques, ces derniers peuvent néanmoins être éliminés de la phase dissoute des eaux usées par les procédés de traitement biologique conventionnels. L’élimination peut se faire grâce aux mécanismes d’adsorption sur les boues ou de dégradation biologique ou abiotique. Cependant, certains micropolluants sont réfractaires à ces procédés de traitement et sont rejetés dans les milieux aquatiques avec les eaux traitées. Pour limiter ces rejets de micropolluants réfractaires, des procédés de traitements complémentaires peuvent être mis en place. Par ailleurs, les micropolluants contenus dans les boues sont aussi susceptibles de contaminer les nappes d’eau souterraines et les milieux aquatiques de surface, quand ces boues sont épandues sur sols agricoles. Actuellement, il y a besoin de mieux comprendre l’efficacité vis-à-vis des micropolluants des procédés complémentaires de traitement des eaux et des procédés de traitement des boues. Le but du programme ECHIBIOTEB est d’étudier, au moyen de combinaisons innovantes d’outils chimiques, biologiques et d’échantillonnage, des procédés de traitement des eaux usées et des boues. Le deuxième objectif est d’étudier les avantages et les inconvénients comparés de chacun de ces outils innovants, ainsi que leur complémentarité, pour l’étude de l’efficacité des procédés de traitement des eaux et des boues. Les outils d’échantillonnage mis en oeuvre dans les eaux sont des échantillonneurs intégratifs tels que les POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) et les SPMD (Semi-Permeable Membrane Device). L’intérêt de ces échantillonneurs est d’améliorer la représentativité temporelle de l’échantillonnage des eaux avec obtention de concentrations dans l’eau moyennées sur la durée d’exposition (de 2 à 4 semaines). Les outils chimiques utilisés sont l’analyse ciblée de presque 180 contaminants prioritaires et émergents, et l’analyse non-ciblée, ou screening, réalisée au moyen de techniques chromatographiques combinées à de la spectrométrie de masse haute résolution ; ainsi que la caractérisation de la matière organique dissoute et de ses interactions avec les micropolluants (par l’étude de la fluorescence). Les outils biologiques testés, pratiqués en laboratoire ou in situ, consistent en des bioessais in vitro, pour évaluer des activités biologiques à l’échelle cellulaire, et des bioessais in vivo, pour évaluer des effets à l’échelle d’un organisme vivant. Pour répondre aux objectifs d’ECHIBIOTEB, 8 procédés de traitement complémentaire des eaux usées et 3 procédés de traitement des boues ont été étudiés. Les procédés de traitement des eaux usées sont des procédés d’oxydation à l’ozone (O3) ou à l’ozone associé à du charbon actif en grain (CAG), des procédés d’oxydation avancée comme l’ozone couplé à du peroxyde d’hydrogène (O3+H2O2) ou l’UV couplé à du peroxyde d’hydrogène (UV+H2O2), des procédés d’adsorption comme un filtre à écoulement horizontal garni de CAG, d’argile expansée et de zéolite, et enfin une lagune de finition. Ils ont été étudiés à l’échelle réelle ou à l’échelle de pilotes semi-industriels positionnés à la sortie des procédés de traitement biologique conventionnels. Les STEU sur lesquelles ces procédés ont été étudiés sont de tailles variables (entre 1 000 et 300 000 équivalents habitants) et sont équipées de procédés de traitement biologique variés, réalisant soit nitrification et dénitrification (tels que des boues activées à aération prolongée, des bioréacteurs à membranes), ou réalisant une nitrification seulement (biofiltres nitrifiants ou disques biologiques suivis de lits de clarification-séchage plantés de roseaux). Pour les boues, 3 procédés de traitement ont été étudiés : le sécheur solaire, le compostage et le lit de séchage planté de roseaux. Ils ont été étudiés à échelle réelle sur 3 sites. Pour étudier les procédés de traitement complémentaire des eaux, 2 sortes de campagnes de prélèvement ont été menées : les « campagnes courtes » où l’échantillonnage a été réalisé pendant une journée, avec des échantillonnages d’eau moyens 2h (représentatifs des procédés étudiés) et des analyses en laboratoire ; et les « campagnes longues » réalisées pendant une durée d’un mois, avec des échantillonnages d’eau et l’exposition d’échantillonneurs intégratifs (sur 15 jours ou 4 semaines), ainsi que l’exposition des organismes biologiques « in situ dérivé » (i.e. « ex situ sur le site ») en plus de celle en laboratoire. Au total, ont été réalisées 11 campagnes courtes et 4 campagnes longues pour les eaux. Pour étudier les procédés de traitement des boues, 3 campagnes de prélèvement ont été menées et afin d’analyser le même lot de boue avant et après traitement, les campagnes ont été réalisées à l’intervalle de temps correspondant à la durée du séchage ou du compostage.

National audience; L'objectif général du programme de recherche ECHIBIOTEB («Outils innovants d'échantillonnage, d'analyses chimiques et biologiques pour le suivi de traitements avancés des eaux usées et de traitements des boues», financé par l'Agence nationale de recherche française, coordonné par Irstea) consiste à utiliser des outils innovants et complémentaires afin de mieux évaluer l'efficacité des traitements tertiaires des eaux usées et des traitements de boues. Pour atteindre cet objectif, plusieurs stratégies sont combinées : l'analyse chimique ciblée d'un large panel de molécules choisies à priori parmi les polluants prioritaires et émergents ; l'analyse chimique non-ciblée (screening) ; l’analyse biologique in vitro et in vivo ; et les échantillonneurs intégratifs. Dans notre présentation nous montrerons l’intérêt et les limites de ces outils au travers d’exemples choisis pour l’évaluation de traitements tertiaires. L’exposé disposera d’un caractère opérationnel fort compilant des résultats issus de différentes disciplines (chimie analytique, chimie environnementale, écotoxicologie, biologie cellulaire, traitement des eaux). Les outils chimiques et biologiques utilisés dans ECHIBIOTEB. - L'analyse chimique ciblée de micropolluants : 14 éléments traces métalliques et 170 molécules organiques appartenant aux classes des composés pharmaceutiques, des hormones oestrogéniques, des alkylphénols, des perturbateurs endocriniens, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des pesticides, des polychlorobiphényles et des polybromodiphényléthers ont été sélectionnés. Selon leurs propriétés physico-chimiques, ils sont mesurés dans la phase dissoute des échantillons d’eau et/ou dans les échantillons de boues. In fine, l'objectif est d’établir une liste de substances pertinentes à analyser pour caractériser les processus de traitements des eaux et des boues. - L'analyse chimique non-ciblée (screening) : Divers stratégies instrumentales telles que la GC-2D-MS/TOF (chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle couplée à un spectromètre de masse à temps de vol) ou la HRMS / TOF (Haute Résolution spectrométrie de masse) ont été appliquées afin d’identifier de nouveaux micropolluants organiques ou des produits de dégradation. L’objectif final est de compléter la liste précédente, celle obtenue à partir des analyses chimique ciblée, avec de nouveaux composés pertinents à analyser pour caractériser les processus de traitements des eaux et des boues. - Les analyses biologiques in vitro et in vivo: Elles permettent de relier la présence des micropolluants à leurs effets sur les récepteurs biologiques (tests in vitro) ou sur les organismes vivants (tests in vivo). Les récepteurs étudiés au cours des tests biologiques in vitro sont les récepteurs aux ½strogènes, aux androgènes, aux glucocorticoïdes, aux hormones thyroïdiennes et aux dioxines. La cytotoxicité et la génotoxicité des échantillons ont également été évaluées. Les analyses biologiques in vivo sont réalisées soit en laboratoire sur des échantillons prélevés sur site (eaux traitées, boues fraîches ou éluats de boues), soit directement sur site. Dans ce dernier cas, on parle d’une approche « in situ modifiée » car les eaux, avant et après traitement, sont déviées et les débits ainsi que la température et l’éclairage sont contrôlés. Les analyses biologiques in vivo en laboratoire comprennent des tests aquatiques et terrestres. Elles sont pratiquées sur des bactéries (toxicité aiguë, Microtox®), des micro-algues, des rotifères, des micro-crustacés et des plantes. Les analyses biologiques in vivo « in situ modifié » sont pratiquées sur des crustacés, des insectes et des embryons de poisson. - Les échantillonneurs intégratifs : Pour augmenter la représentativité de l’échantillonnage, des POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) et des SPMD (Semi-Permeable Membrane Device) sont utilisés respectivement pour le suivi de molécules organiques hydrophiles et hydrophobes dans l'eau. Leur utilisation est combinée avec les analyses chimiques ciblées et non ciblées et avec les analyses biologiques in vitro. - L’approche EDA (Effect directed analysis) : Le principe est basé sur une combinaison d'analyses biologiques (bioessais in vitro), de fractionnement chimique de l’échantillon et de méthodes d'analyse chimique. La réponse toxique guide le fractionnement chimique et l’identification des composés responsables des effets toxiques observés. - Les interactions de la matière organique dissoute (MOD) avec les micropolluants : l'influence de la MOD sur la toxicité et la biodisponibilité des contaminants est étudiée par des tests en microplaques petits et rapides, basés sur la compétition inhibitrice de la fluorescence. Les campagnes d'échantillonnage. De mai 2011 à septembre 2013, 13 campagnes d'échantillonnage d'eaux ont été menées. Elles sont réalisées, soit sur une courte durée (1 jour) soit sur une longue période (1 mois). Pendant les campagnes courtes, les analyses chimiques ciblées et non-ciblées, les analyses biologiques in vitro, certaines analyses biologiques in vivo pratiquées en laboratoire et les analyses de MOD sont réalisées. Pendant les campagnes longues, tous les outils ECHIBIOTEB sont utilisés, notamment les échantillonneurs intégratifs et les analyses biologiques in vivo « in situ modifié ». De plus, pour toutes les campagnes, les paramètres majeurs tels que le phosphore, l’azote ou les matières en suspension sont contrôlés afin d’avoir une indication sur les conditions de fonctionnement des traitements étudiés. Les procédés tertiaires étudiés sont les filtres garnis de charbon actif en grain (CAG), de zéolite ou d’argile expansée ; les procédés d'oxydation avancée (POA) comme l'ozone (O3) ou le peroxyde d’hydrogène (H2O2) couplé à de l’ozone ou à des UV ; une combinaison O3 + CAG; et enfin une lagune de finition. Ces traitements sont étudiés à pleine échelle ou à l’échelle pilote. Des exemples de résultats. - L'analyse chimique ciblée : Pour la plupart des composés et quel que soit le type de traitement, les concentrations des contaminants organiques en phase dissoute des échantillons d’eaux sont faibles après traitement tertiaires avancés. Les concentrations des produits pharmaceutiques par exemple, sont environ 100 fois plus faibles dans les effluents que dans les influents avant traitement tertiaire. Les rendements d’élimination de chaque substance au sein de chaque procédé ont été calculés selon des règles bien définies. À partir de ces rendements d’élimination, on peut évaluer l’efficacité des différents traitements étudiés mais on peut aussi sélectionner des molécules en fonction de leur aptitude à être plus ou moins bien éliminées de la phase dissoute tous traitements confondus. Dans notre présentation, nous discuterons de la pertinence des composés analysés et de l’établissement d'une liste plus courte de composés à cibler pour caractériser les processus de traitement des eaux. - L'analyse chimique non-ciblée : En recoupant les résultats du screening chimique de différents échantillons d’eaux par GC-2D-MS/TOF, une liste de molécules communes à l’ensemble des échantillons a pu être établie. Ces molécules sont susceptibles d’être sélectionnées en tant que micropolluants pertinents à quantifier dans les eaux de traitement tertiaire. Néanmoins, avant de les intégrer dans la liste des micropolluants pertinents, d'autres investigations sont nécessaires et en particulier la combinaison des résultats des analyses chimiques non-ciblées avec ceux des analyses biologiques (EDA) pour identifier les substances toxiques. - Les analyses biologiques in vitro : Une activité ½strogénique a été détectée dans les eaux en amont de divers traitements avancés, alors qu'elle n’était pas (ou peu) détectée dans l'effluent. Les composés responsables de cette activité toxique semblent être éliminés efficacement par le CAG. En outre, une faible activité de type HAP a été détectée dans les influents et les effluents des traitements avancés, liée aux faibles concentrations en HAP quantifiées dans ces échantillons d'eaux. Aucune activité de type dioxine ou thyroïdienne n’a été détectée dans les eaux analysées. - Les analyses biologiques in vivo : Une faible toxicité a été mesurée in situ et en laboratoire avant et après les traitements O3 + CAG et O3 seul. Néanmoins, la taille des larves du Medaka japonais (poisson) et la réussite des éclosions sont faibles avant ces traitements de pointe. - Les échantillonneurs intégratifs : L'utilisation des POCIS nous a permis par exemple de détecter 7 nouveaux produits pharmaceutiques dans les influents de traitements tertiaires et 4 dans les effluents des 2 premières campagnes longues. La détection d'un plus grand nombre de composés grâce aux échantillonneurs intégratifs devrait être utile pour expliquer certains résultats de toxicité.

National audience

International audience; European sturgeon sensitivity to oxygen depletion at two different temperatures was evaluated with embryos from fertilization to hatching time that were exposed to 90% O2 saturation (% O2 sat), 50% O2 sat and 30% O2 sat at 20 and 26°C; and three-month-old juveniles (12 cm length, 7.3 g width) exposed to oxygen challenge from 70% O2 sat to 10% O2 sat at 20 and 25°C. Parameters measured included embryonic survival rate (ESR) and hatch rate (HR); in juvéniles the opercular beat frequency (OBF), altered swimming behavior, loss of equilibrium (LOE), and death were recorded. ESR did not differ between oxygen saturation levels for a single temperature but decreased between 20 and 26°C from 60.7 to 21.4% mean survival, respectively. No hatching was observed in embryos exposed to oxygen depletion at 50 and 30% O2 sat, regardless of temperature. The HR was lower at 26°C (15.4% mean) than at 20°C (75.8%) at 90% O2 sat. In embryos, all three oxygen concentrations allowed embryonic survival at the tested temperatures but were insufficient for increased activity such as hatching except at 20°C and 90% O2 sat. In juveniles, OBF peaked at 40% O2 sat at 212 beats per minute at 25°C and at 40–30% O2 sat at 182–183 beats per minute at 20°C. For LOE and death no significant differences were observed with regard to oxygen saturation at 20 and 25°C. Altered swimming behavior appeared at a significantly higher oxygen saturation at 25°C (43.5%) compared to 20°C (34.5%). Anaerobic metabolism was initiated after the OBF peak, which would represent a PO2crit for European sturgeon juveniles under 30 and 40% at 20°C and 25°C, respectively. Temperature increase also adversely affected the threshold of altered swimming behavior, which could be considered as a behavioral indicator of metabolic stress. The probability that the sturgeon embryos are being exposed to harmful temperatures and hypoxic conditions remains a true threat in the Gironde catchment basin.

National audience; L'accroissement de l'activité humaine entraîne l'émission croissante de polluants dans l'environnement et les milieux aquatiques constituent un réceptacle majeur pour ces polluants. Les polluants organiques persistants (POP) regroupent un large nombre de polluants parmi lesquels on retrouve des composés "anciens" mais dont les concentrations dans l'environnement restent stables tels que les PCB ou des composés dont les concentrations dans l'environnement augmentent tels que les HAP, les PBDE ou les perfluorés. Les effets d'une exposition à ces composés restent mal et inégalement connus selon les composés et espèces. Nous cherchons à caractériser les effets d'exposition à des mélanges de POP sur la physiologie des poissons en cherchant à approcher des conditions réalistes d'exposition en termes de concentration, de mélange, de durée et de voie d'exposition. Nous analysons les effets à plusieurs niveaux d'analyse de la molécule à l'individu en ciblant des fonctions physiologiques dont les altérations sont susceptibles d'influer la survie individuelle. Chez les poissons, la voie trophique est une voie majeure d'exposition aux POP. Nous avons utilisé cette voie pour réaliser des expositions chroniques (jusqu'à plus d'un an) à des mélanges de PCB et de HAP en utilisant des doses représentatives de l'environnement. Expositions à des PCB – Après une contamination supérieure à 300 jours, nous avons mis en évidence une altération de plusieurs paramètres de la reproduction avec une augmentation significative du pourcentage de ponte de mauvaise qualité (80% de fécondation). Cet effet semble indépendant du sexe du poisson exposé. Nous avons également mis en évidence une diminution, parfois complète, des follicules matures chez les poissons exposés. Nous avons également analysé plusieurs indicateurs comportementaux chez des poissons après exposition aux PCB et les résultats obtenus indiquent qu'une exposition à des PCB induit une hyperactivité et une altération des phases de repos chez les poissons exposés et leur descendance elle-même non exposée. Expositions à des HAP – Nous avons utilisés trois extraits représentatifs de plusieurs mélanges de HAP rencontrés dans l'environnement (pyrolytique, pétrole lourd et léger). Nous avons observé une large gamme de réponses en fonction du mélange utilisé (altération de la croissance pour tous les mélanges, altérations morphologiques pour les pétroles, altération de la survie pour le pétrole lourd). Nous avons mis en évidence une perturbation endocrinienne chez les poissons exposés, qui se traduit par une altération, parfois majeure, de la reproduction, ainsi que chez la descendance de ces poissons. L'analyse du comportement a également montré que l'activité locomotrice était réduite chez les poissons exposés et que le comportement de leur descendance était elle-même altérée. Nous n'avons pu mettre en évidence de génotoxicité quelque soit le mélange utilisé ce qui contraste avec l'induction de tumeurs hépatiques visibles dès 7 mois d'exposition. Ces travaux se poursuivent dans le cadre d'un nouveau projet qui vise à approfondir notre connaissance des mécanismes d'action des POP en particulier des PCB et des PBDE.

SturTOP is a multidisciplinary project launched in 2013 to investigate effects of chemical, thermal or hypoxic stress conditions on the health, the physiology, the behaviour and the adaptability of the first life stages of the European sturgeon. Experiments will be performed to evaluate responses of embryos and larvae exposed: i) in controlled conditions to environmental ranges of temperatures, oxygen and pollutant mixture, ii) to sediments collected from spawning grounds, iii) in situ. Studied effects will concern the individual fitness i.e. survival, ontogeny and behaviour as well as DNA damage, epigenetic modifications, gene expression and protein expression profiles. The same effects will be studied for 3 month-old farmed sturgeon (age of stocking) exposed in experimental systems which mimic the environmental conditions. In the wild, environmental exposure to pollutants will be evaluated thanks to individual dosimeters and to chemical analysis of stomach content. In a final step, a model will be built to simulate the future for a cohort subjected to multiple stresses. Expected results will give insights into the ability of this species to grow and to reproduce in the Gironde estuary and to adapt to changing environmental conditions. It could help decision-making by managers in charge of restoration plans.

International audience; Mean surface temperature, severity and frequency of hypoxic events are increasing worldwide. For fish species there is a temperature and oxygen optimal range allowing the animal to survive and growth. When environment conditions move away from this optimum, individual capacity decrease. Historically present in most large European catchments, European sturgeon population decreased until being represented by a single wild population in the Gironde-Garonne-Dordogne catchment. European sturgeon early life stages tolerance to temperature and oxygen concentration is unknown. The goal of this study is to evaluate sturgeon embryo's tolerance range to temperature and dissolved oxygen by recording effects on survival and development. Three oxygen conditions crossed to three temperatures have been tested (20°C; 26°C; 30°C; 90%; 50%; 30% oxygen saturation). Embryos have been exposed to the different temperature conditions from fertilization to exogenous feeding in parallel to a 48h oxygen challenge. Embryonic survival rate decreased with increasing temperature. At 20°C and 26°C embryonic survival rate is not impacted by oxygen concentration. But at 30°C, hypoxia seems to negatively impact embryonic survival rate. No hatching occurred when embryos have been exposed to hypoxia. In normoxia, no hatching occurred at 30°C and hatching rate was significantly higher at 20°C than at 26°C.

International audience; One of the main objective of the ECHIBIOTEB program (Innovating tools for sampling, chemical and biological analyses for the diagnostic of wastewater advanced treatments and sludge treatments, 2011-2014, financed by the French National Research Agency, coordinated by Irstea) is to study some advanced processes such as ozonation (O3) or Granular Activated Carbon (GAC) as example used to treat wastewaters in tertiary stage of wastewater treatment plants (WWTP). The challenges when studying such processes is first to be able to measure organic micropollutants at very low concentrations (sub ng/L level) and second to link the occurrence of contaminants to adverse biological effects. To achieve these goals, 2 strategies were combined: i) targeted chemical analyses on passive sampler (PS) extracts vs. water grab samples, and ii) biological analyses on the same PS extracts and water grab samples. Targeted chemical analyses were performed on POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) extracts for 119 hydrophilic compounds belonging to pharmaceutical, hormone, pesticide and alkylphenol classes and on SPMD (Semi-Permeable Membrane Device) extracts for 46 lipophilic compounds belonging to chlorine pesticides, PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon), PCB (PolyChloroBiphenyl), PBDE (PolyBrominated DiphenylEthers) classes. PS extracts were also tested with in vitro bioassays using cell lines with different reporter genes or in order to evaluate oestrogenic and androgenic activities, HAP-like and dioxin-like disruptions and geno- and cytotoxicity. Two one-month-long sampling campaigns were carried out in a same WWTP (Normandie, France) using activated sludge and sand filter as secondary treatment. In the first one, conducted from September 20th to October 18th 2011, ozonation followed by GAC were studied as tertiary treatment. In the second one, from March 13th to April 10th 2012, we focused on ozonation process only. In both campaigns, POCIS were exposed in water during 14 days and SPMD during 28 days. In order to be able to compare these 2 campaigns and the molecule concentrations upstream and downstream the tertiary treatment, POCIS and SPMD were always immersed in an aquarium in the same controlled experimental conditions of flow (280 mL/min), temperature (20° C) and light. To insure quality of data, POCIS and SPMD were exposed in triplicate and field blanks were realized (i.e. PS exposed to the ambient air). In parallel, 2h composite water samples were collected at D0, D14 and D28. The average sampling time of 2h is reliable considering the water residence time in the secondary treatment. As examples of results concerning the use of POCIS to characterize the O3 + GAC process: By comparing the cumulated concentrations in POCIS, the O3 + GAC process was shown efficient to eliminate some organic micropollutants. Indeed, -blockers and more generally pharmaceuticals were very well removed with a concentration in the effluent a thousand times smaller than in the influent. The conclusions were the same with grab sampling. Moreover, the contamination profiles (or fingerprint) were compared between PS and grab sampling. As example, in case of -blockers they are equivalent. We have also compared the time weighted average concentration obtained with POCIS, with water concentrations from grab sampling. POCIS sampling also allowed to decrease limits of detection in tertiary effluent for some molecules. Indeed, 7 compounds were detected in POCIS extracts and not in grab water samples. As example atenolol, sotalol, propranolol, metoprolol, nordiazepam, amitryptilline and alprazolam were detected in POCIS extracts downstream the tertiary treatment and clenbuterol, gemfibrozil, imipramine and doxepine were detected in POCIS extracts upstream the process. As a consequence, POCIS appeared as an interesting tool to characterize tertiary stages of WWTPs with analysis of organic micropollutants at very low concentrations, near the ng/L range. From the biological point of view, oestrogenic, anti-androgenic as well as HAP-like and dioxin-like disruptions were observed in POCIS exposed before the O3 + GAC process. No more biological activity was detected in these POCIS exposed after the process. These biological results matched with the decrease of contaminant concentrations up and downstream the process. Both chemical and biological analyses were in accordance and revealed a good efficiency of the O3 + GAC advance treatment process.

International audience; Introduction. The general objective of the ECHIBIOTEB research program (“Innovating tools for sampling, chemical and biological analyses for the diagnostic of wastewater advanced treatments and sludge treatments”, 2011-2014, financed by the French National Research Agency, coordinated by Irstea) is to use innovative and complementary tools to better assess the efficiency of wastewater advanced treatments and sludge treatments. To achieve this goal, various strategies were combined: chemical analysis of a large panel of selected priority and emerging contaminants, non-target chemical analysis, in vitro and in vivo biological analysis and integrative samplers. Through various examples, our presentation will focus on the interest and also the limit of these tools to evaluate the efficiency of wastewater advanced treatments and sludge treatments. The chemical and biological tools tested in the program. -Chemical analysis of targeted contaminants: 14 traces metal and 170 organic molecules belonging to pharmaceuticals, oestrogenic hormones, alkylphenols (AkP), Endocrine Disruptor Compounds (EDC), Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH), pesticides, PolyChloroBiphenyl (PCB) and PolyBrominated DiphenylEthers (PBDE) were selected. According to their physico-chemical properties, they are measured in the dissolved phase of water and/or in sludge samples. After extractions by methods such as Solid Phase Extraction or Solid Phase MicroExtraction (SPME) for waters, and Accelerated Solvent Extraction or microwave extraction for sludge, molecules are analysed by gas (GC) or liquid phase chromatography (LC) coupled with single or tandem mass spectrometry. In fine, the aim is to select the relevant compounds to characterize such water and sludge treatment processes. -Non-target chemical analysis: Various instrumental strategies such as GC-2D-MS/TOF (two-dimensional gas phase chromatography coupled to Time Of Flight mass spectrometer), SPME-GC/TOF, HRMS/TOF (High Resolution Mass Spectrometry) are applied to identify new organic contaminants or degradation products. -In vitro and in vivo biological analysis: they are used to link the presence of contaminants to their effects on biological receptors (in vitro assays) or on living organisms (in vivo assays). Receptors studied by in vitro bioassays are estrogen, androgen, glucocorticoid, thyroid and dioxin receptors. Cytotoxicity and genotoxicity are also evaluated. In vivo bioassays are performed either in laboratory on effluents, fresh sludge samples and sludge eluates, or in a modified in situ approach with wastewaters deviated and flow controlled. In vivo laboratory bioassays include aquatic and terrestrial tests: bacteria (acute toxicity, Microtox®), micro-algae (growth), rotifers (reproduction), micro-crustaceans (reproduction) and plants (root elongation and early growth). In vivo modified in situ bioassays are realised on gasteropod (survival, growth, reproduction), crustacean (survival, alimentation rate, reproduction), insect (survival, growth) and fish embryos (survival, hatching, developmental abnormalities). -Integratives samplers: POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) and SPMD (Semi-Permeable Membrane Device), dedicated to water sampling of hydrophilic and hydrophobic organic molecules respectively, are used to increase the samples representativeness1. Their use are combined with target and non target chemical analysis and with in vitro biological tests. -Effect directed analysis (EDA): whose principle is based on a combination of biotesting (by in vitro bioassays), fractionation procedure and chemical analytical methods. The toxic response guide the chemical fractionation and identification of compound responsible for the observed toxic effects. -Interaction of Dissolved Organic Matter (DOM) with micropollutants: the influence of the DOM onto toxicity and bioavailability of contaminants is studied through fast and small microplate tests, based on inhibitive competition of fluorescence. Sampling campaigns. From March 2011 to October 2012, 13 sampling campaigns (10 for water and 3 for sludge) were conducted. Water campaigns were organized either on a short (1 day) or on a long period (1 month). During short campaigns, chemical analysis of targeted contaminants, non-target chemical analysis, in vitro bioassays, in vivo bioassays praticed in laboratory and DOM tests were implemented. During long campaigns, every ECHIBIOTEB tools were used, including integrative samplers and in vivo in situ bioassays. Moreover, global parametres like phosphorus, nitrate, pH and suspended particles were controlled in order to give an indication on the operational conditions of the treatment studied. The treatments used for advanced (or tertiary) water treatments were adsorbants like Granular Activated Carbon (GAC), zeolites or expanded clay, and advanced oxidation processes (AOP) like ozone (O3), ozone peroxide (H2O2), UV/H2O2 , O3 + GAC, and polishing pond ; they were studied in full scale or large scale pilot design, located at the outlet of secondary biological treatments. For sludge treatments, solar dryer, compost and reed-bed filter were tested. First results. - Chemical analysis of targeted contaminants: For most of the compounds and whatever the type of treatment, targeted analysis showed a significant reduction in contaminant concentration in the dissolved phase of water after treatment. Pharmaceuticals concentrations, as example, were reduced in effluents about 100 times lower than in influents. The evaluation and discussion on removal rates are presented in a parallel study (ARMISTIQ research program) and detailed in the abstract “Occurrence of selected micropollutants in treated wastewater and removal with optimised tertiary treatments”. In our presentation, we will discuss on the pertinence of these compounds and more precisely on the selection of a shorter list of targeted compounds to characterize water and sludge treatment processes. -Non-target chemical analysis of 3 different sludge samples allowed to obtain a list of 190 molecules of interest, among which some nitrogen heterocyclic compounds as potential new contaminants. Further investigations are needed, especially combining chemical with biological analysis (EDA), to determine which compounds among these 190 would be the most relevant to be considered for water or sludge treatment characterization. -With in vitro biological analysis, an oestrogenic activity was detected in the aqueous influent of various advanced treatments, whereas it was poorly or not detected in the effluent. Compounds responsible for this toxic activity seem to be efficiently removed by GAC. Moreover, low PAH-like activity was detected in aqueous influent and effluent of wastewater tertiary treament in link to the low PAH concentrations measured in water samples. No dioxin-like or thyroid activity was detected in wastewaters. Genotoxic and cytotoxic activities were detected in some aqueous influents. Genotoxicity was no longer detected in effluents whereas cytotoxic activites are still detected at significant level in the ozone effluent. -With in vivo biological tests, low toxicity was measured in situ and in the laboratory before and after the studied treatment (O3+GAC and O3). Nevertheless, the size of the Japanese Medaka larvae and the hatching efficiency were reduced before those advanced treatments. Regarding the reproduction of Ceriodaphnia dubia, atypical dose-response curves were observed before the O3+GAC treatment showing inhibitory effects at low concentrations and reproduction rates significantly higher than the control at high concentrations. No difference was observed on the sludge toxicity before and after the solar dryer. On the contrary, the composting of sludge reduces the toxicity of the samples in terrestrials tests and tests performed on sludge water extracts, Furthermore, the root elongation test on oat in contact with fresh sludge sample seems suitable for routine analyses because of this simplicity and fastness. -The use of POCIS as integrative samplers allowed us to detect and quantify more -blockers, as an example, than with grab sampling. Nevertheless, the decrease of -blockers concentrations after advanced water treatment is in the same order of magnitude with grab and passive sampling. Compared to grab sampling, POCIS allowed to detect 7 more pharmaceuticals in influent of tertiary treatments and 4 more in effluents. The detection of a greater number of compounds thanks to integrative samplers (i.e. concentration effect) should be helpful to explain some toxicity results.

SturTOP is a multidisciplinary project launched in 2013 to investigate effects of chemical, thermal or hypoxic stress conditions on the health, the physiology, the behaviour and the adaptability of the first life stages of the European sturgeon. Experiments will be performed to evaluate responses of embryos and larvae exposed: i) in controlled conditions to environmental ranges of temperatures, oxygen and pollutant mixture, ii) to sediments collected from spawning grounds, iii) in situ. Studied effects will concern the individual fitness i.e. survival, ontogeny and behaviour as well as DNA damage, epigenetic modifications, gene expression and protein expression profiles. The same effects will be studied for 3 month-old farmed sturgeon (age of stocking) exposed in experimental systems which mimic the environmental conditions. In the wild, environmental exposure to pollutants will be evaluated thanks to individual dosimeters and to chemical analysis of stomach content. In a final step, a model will be built to simulate the future for a cohort subjected to multiple stresses. Expected results will give insights into the ability of this species to grow and to reproduce in the Gironde estuary and to adapt to changing environmental conditions. It could help decision-making by managers in charge of restoration plans.

Par ces développements et mise en oeuvre de technologies innovantes d'échantillonnage et de mesures chimiques et biologiques pour le suivi des procédés avancés de traitement des eaux usées urbaines et des boues, le projet ECHIBIOTEB vise à : - réaliser des évaluations techniques poussées des procédés optimisés étudiés ; - contrôler les émissions de substances dangereuses issues des procédés avancés des stations d'épuration des eaux urbaines ou contenus dans les boues prévues pour épandage ; - traduire l’amélioration des connaissances scientifiques en outils opérationnels destinés aux organismes et autorités chargées de la mise en place de mesures pour l’atteinte du bon état des eaux, notamment dans le cadre des SDAGE. Les outils innovants d'échantillonnage et de mesures chimiques et biologiques mis en oeuvre dans ECHIBIOTEB n'ont jamais été, à ce jour, appliqués à des procédés avancés de traitement des eaux ni à des procédés de traitement des boues. Par ailleurs, la mise en oeuvre d'un panel aussi large de ces outils innovants est en soi originale et devrait permettre d'améliorer les connaissances sur leurs domaines d'application comparés et leur complémentarité. Le projet permettra de caractériser finement les procédés tertiaires avancés et les procédés de traitement des boues. L’objectif est particulièrement ambitieux puisqu’il s’intéresse aussi bien aux procédés intensifs compacts (oxydation à l’ozone, aux rayons UV, adsorption sur charbon actif, osmose inverse) plutôt applicables aux collectivités de taille importante ou à forte pression foncière, qu’aux procédés extensifs autonomes et de taille moins ramassée (zones humides, écoulement sur milieu filtrant dans le sol naturel ou rapporté), procédés souvent rencontrés dans les petites collectivités, mais envisageables en sortie de traitement secondaires de boues activées conventionnelles de moyenne taille. La même volonté a guidé le choix des procédés étudiés de traitement de boues qui s'est porté sur le compostage (avec digestion anaérobie en amont), plutôt adapté aux grandes collectivités, et la rhizofiltration caractéristique de petites stations, pour les collectivités rurales par exemple. L’intégration des aspects environnementaux dans l’évaluation de ces procédés est aussi un aspect novateur et particulièrement important dans un contexte où les ressources énergétiques deviennent de plus en plus limitées. La conférence proposée décrit l'état des résultats à mi parcours du projet.

Ce travail vise à comparer de quelles manières les trois espèces de poissons migrateurs thalassotoques (i.e. qui se reproduisent en mer et vont grandir dans les bassins versants) fréquentant la façade Atlantique : le mulet porc, l'anguille européenne et le flet, colonisent les estuaires de la Seine et de la Gironde et effectue leur croissance. L'hypothèse principale était que leur comportement pouvait être influencé par le niveau de contamination et de pressions anthropiques des estuaires. La démarche retenue pour aborder ces différentes échelles de manière comparative (entre les espèces et entre deux sites situées de manière similaire en Seine et en Gironde) a consisté à examiner : i) la phase de colonisation initiale à un stade très jeune par une approche expérimentale en mésocosme ; ii) la phase de croissance par un suivi en télémétrie acoustique en période estivale ; ii) l'ensemble du cycle vital par une analyse rétrospective à l'aide de la microchimie des otolithes des différents compartiments halins utilisés. Les trois niveaux d'analyse effectués avec des méthodes différentes permettent de dégager des patrons spécifiques (colonisation initiale, phase de croissance, cycle de vie) mais les différences entre les sites ne sont vraiment claires qu'à l'échelle très globale de l'utilisation des différents compartiments. Contrairement à notre hypothèse de départ les jeunes migrateurs thalassotoques parviennent à adopter un comportement spécifique en phase avec un rythme de type circadotidal ou nycthéméral y compris dans une ambiance de type Seine (très chargée en contaminants). Leur comportement est d'ailleurs peu différent dans les ambiances Seine ou Gironde. Il est donc tout à fait possible qu'ils ne soient pas extrêmement perturbés par les contaminants issus des sédiments que ce soit en Seine ou en Gironde. On notera toutefois que les civelles ont construit moins de terriers dans le sédiment de l'ambiance Seine que dans celui de l'ambiance Gironde, on peut imaginer que la plus forte contamination du sédiment de Seine les en dissuade. La fonctionnalité de corridor écologique ne semble donc pas empêchée par la contamination des sédiments. Durant leur phase de croissance en zone tidale d'eau douce les espèces étudiées utilisent des habitats différents selon des patrons temporels spécifiques (par exemple les mulets porcs utilisent les zones intertidales et les bras morts lors des flots de jours ; durant le jour les anguilles demeurent à l'abri dans des enrochements grossiers tandis que durant la nuit elles se déplacent dans des zones profondes à la recherche de leurs proies). Les résultats obtenus sur la Seine sont cohérent avec ceux obtenus sur la Gironde, ainsi dans les deux cas les flets recherchent de zones fraiches (ombre en Gironde, embouchures d'affluents plus frais en Seine), les anguilles présentent une activité principalement nocturne. La réaction des espèces au stress du marquage est très différente selon les espèces. Les mulets quittent très vite le secteur tandis que les anguilles et les flets sont au contraire extrêmement immobiles en "attendant" que leur condition s'améliore. Un épisode hypoxique observé en fin d'été sur la Seine a coïncidé avec un immobilisme des anguilles laissant penser que leur réaction à un stress environnemental pourrait se traduire par le même type de comportement que leur réaction au marquage. Les mulets de la Seine semblent moins inféodés à l'estuaire saumâtre que les mulets de la Gironde, ceci pourrait s'expliquer par la plus grande dimension de l'estuaire de la Gironde. Les anguilles de la Seine et de la Gironde présentent une grande variabilité d'histoires de vie mais on ne peut pas dégager de différences d'utilisation notables des habitats entre la Seine et la Gironde. Chez les flets la contribution des mères ayant utilisé l’eau douce est relativement plus importante en Seine qu'en Gironde. On en déduit une utilisation plus importante des habitats d’eau douce par les flets de Seine en comparaison avec les flets de la Gironde. Il en ressort globalement que les habitats dulcaquicoles de la Seine (trés diversifiés : bathymétrie, substrat, ripisylve…) sont proportionnellement plus utilisés par les espèces thalassotoques que ceux de Gironde. Cela peut s'expliquer par une moindre attractivité (ou une moindre capacité d'accueil) de l'estuaire saumatre de la Seine ou au contraire par une plus grande attractivité (ou une plus grande capacité d'accueil) de l'estuaire dulcaquicole de la Seine. Les comportements mis en évidence sur ces secteurs pourraient servir de référence pour des opérations de restauration.

Ce travail vise à comparer de quelles manières les trois espèces de poissons migrateurs thalassotoques (i.e. qui se reproduisent en mer et vont grandir dans les bassins versants) fréquentant la façade Atlantique : le mulet porc, l'anguille européenne et le flet, colonisent les estuaires de la Seine et de la Gironde et effectue leur croissance. L'hypothèse principale était que leur comportement pouvait être influencé par le niveau de contamination et de pressions anthropiques des estuaires. La démarche retenue pour aborder ces différentes échelles de manière comparative (entre les espèces et entre deux sites situées de manière similaire en Seine et en Gironde) a consisté à examiner : i) la phase de colonisation initiale à un stade très jeune par une approche expérimentale en mésocosme ; ii) la phase de croissance par un suivi en télémétrie acoustique en période estivale ; ii) l'ensemble du cycle vital par une analyse rétrospective à l'aide de la microchimie des otolithes des différents compartiments halins utilisés. Les trois niveaux d'analyse effectués avec des méthodes différentes permettent de dégager des patrons spécifiques (colonisation initiale, phase de croissance, cycle de vie) mais les différences entre les sites ne sont vraiment claires qu'à l'échelle très globale de l'utilisation des différents compartiments. Contrairement à notre hypothèse de départ les jeunes migrateurs thalassotoques parviennent à adopter un comportement spécifique en phase avec un rythme de type circadotidal ou nycthéméral y compris dans une ambiance de type Seine (très chargée en contaminants). Leur comportement est d'ailleurs peu différent dans les ambiances Seine ou Gironde. Il est donc tout à fait possible qu'ils ne soient pas extrêmement perturbés par les contaminants issus des sédiments que ce soit en Seine ou en Gironde. On notera toutefois que les civelles ont construit moins de terriers dans le sédiment de l'ambiance Seine que dans celui de l'ambiance Gironde, on peut imaginer que la plus forte contamination du sédiment de Seine les en dissuade. La fonctionnalité de corridor écologique ne semble donc pas empêchée par la contamination des sédiments. Durant leur phase de croissance en zone tidale d'eau douce les espèces étudiées utilisent des habitats différents selon des patrons temporels spécifiques (par exemple les mulets porcs utilisent les zones intertidales et les bras morts lors des flots de jours ; durant le jour les anguilles demeurent à l'abri dans des enrochements grossiers tandis que durant la nuit elles se déplacent dans des zones profondes à la recherche de leurs proies). Les résultats obtenus sur la Seine sont cohérent avec ceux obtenus sur la Gironde, ainsi dans les deux cas les flets recherchent de zones fraiches (ombre en Gironde, embouchures d'affluents plus frais en Seine), les anguilles présentent une activité principalement nocturne. La réaction des espèces au stress du marquage est très différente selon les espèces. Les mulets quittent très vite le secteur tandis que les anguilles et les flets sont au contraire extrêmement immobiles en "attendant" que leur condition s'améliore. Un épisode hypoxique observé en fin d'été sur la Seine a coïncidé avec un immobilisme des anguilles laissant penser que leur réaction à un stress environnemental pourrait se traduire par le même type de comportement que leur réaction au marquage. Les mulets de la Seine semblent moins inféodés à l'estuaire saumâtre que les mulets de la Gironde, ceci pourrait s'expliquer par la plus grande dimension de l'estuaire de la Gironde. Les anguilles de la Seine et de la Gironde présentent une grande variabilité d'histoires de vie mais on ne peut pas dégager de différences d'utilisation notables des habitats entre la Seine et la Gironde. Chez les flets la contribution des mères ayant utilisé l’eau douce est relativement plus importante en Seine qu'en Gironde. On en déduit une utilisation plus importante des habitats d’eau douce par les flets de Seine en comparaison avec les flets de la Gironde. Il en ressort globalement que les habitats dulcaquicoles de la Seine (trés diversifiés : bathymétrie, substrat, ripisylve…) sont proportionnellement plus utilisés par les espèces thalassotoques que ceux de Gironde. Cela peut s'expliquer par une moindre attractivité (ou une moindre capacité d'accueil) de l'estuaire saumatre de la Seine ou au contraire par une plus grande attractivité (ou une plus grande capacité d'accueil) de l'estuaire dulcaquicole de la Seine. Les comportements mis en évidence sur ces secteurs pourraient servir de référence pour des opérations de restauration.

National audience; Le projet ECHIBIOTEB s’inscrit dans un cadre de recherche industrielle et s’intègre principalement dans l’axe thématique n°5 de l’appel à projets ECOTECH. Il fait suite au projet AMPERES (Projet ANR PRECODD 2005, Analyse de micropolluants prioritaires et émergents dans les rejets et les eaux superficielles) et complète l'évaluation des filières de procédés avancés de traitement des eaux et des procédés de traitement des boues étudiées dans le projet ARMISTIQ (Projet Convention ONEMA-Cemagref 2010). Plus précisément, il prévoit le développement et/ou l'amélioration des connaissances sur des outils et techniques innovantes d'échantillonnage et de mesures chimiques et biologiques pour la caractérisation de la qualité des eaux urbaines et des boues avant et après traitement. Les outils innovants mis en oeuvre sont des échantillonneurs intégratifs pour améliorer la représentativité et la sensibilité des résultats d'analyses des micropolluants, des méthodologies de screening (GC-2D-TOF, SPME/GC/TOF et SPME/LC/TOF) pour identifier de nouvelles molécules et produits de dégradation, des biotests in vitro et in vivo pour prendre en compte les effets biologiques des mélanges, une démarche "effect-directed analysis" (EDA) pour isoler et permettre l'identification de nouvelles molécules actives, et des tests pour la caractérisation in situ de la matière organique dissoute susceptible de moduler la toxicité des micropolluants. Le projet s’intéresse au traitement complémentaire des eaux usées issues des procédés secondaires, d'une part, aux procédés intensifs compacts (oxydation à l’ozone, aux rayons UV, adsorption sur charbon actif, osmose inverse) plutôt applicables aux collectivités de taille importante ou à forte pression foncière, et d'autre part, aux procédés extensifs autonomes et de taille moins ramassée (zones humides, écoulement sur milieu filtrant dans le sol naturel ou rapporté), procédés souvent rencontrés dans les petites collectivités, mais envisageables en sortie de traitement secondaires de boues activées conventionnelles de moyenne taille. Le choix des procédés étudiés de traitement de boues s'est porté sur le compostage (avec digestion anaérobie en amont), plutôt adapté aux grandes collectivités, et la rhizofiltration caractéristique de petites stations. La mise en oeuvre d'un panel aussi large d'outils innovants est en soi originale et devrait permettre d'améliorer les connaissances sur leurs domaines d'application comparés et leur complémentarité. Au terme du projet, des guides de bonne exploitation des différents outils innovants pour la caractérisation des procédés de traitement des eaux et des boues seront disponibles. Nous proposerons aussi des stratégies de déploiement de ces outils et d'interprétation des données issues de ces technologies innovantes pour faciliter les schémas de gestion et la prise de décision par les industriels et les collectivités territoriales vis à vis de l’implémentation de la DCE. L'application particulièrement novatrice de ces outils à des procédés avancés de traitement des eaux devrait permettre d'établir une liste (non exhaustive) de nouveaux composés indésirables et d’anticiper les législations futures. Au terme du projet, un bilan de la comparaison de l'efficacité des procédés (eaux et boues) étudiés sera dressé (en lien avec le projet ARMISTIQ) et une méthodologie de diagnostic des performances des procédés de traitement des eaux usées et des boues vis à vis des micropolluants sera proposée.

International audience

International audience

An ecologic epidemiological approach, used to assess stress of chemical contaminants in the Seine estuary, concerned three aspects : sources, exposure and effects. The presence of toxic substances in sediment and the diet of organisms was considered to be a source of stress. The state of stress was assessed by measuring exposure indicators in the sebra mussel in the flounder. Diversity of fish species and effect indicators in flounder was studied in order to detect effects of chronic exposures. This ecologic epidemiological approach, applied for the first time in a french estuary, enabled us to identify sensitive areas of exposure., Une approche d'épidémiologie écologique a été appliquée pour évaluer l'effet de stress des contaminants chimiques dans l'estuaire de la Seine. Cette approche comprend trois étapes clés visant à relier les sources, l'exposition et les effets. Des molécules toxiques dans le sédiment ainsi que dans la chaîne alimentaire des organismes ont été estimées comme source de stress. L'état de stress a été évalué par la mesure d'indicateurs d'exposition chez la dreissène et chez le flet. La diversité des espèces de poisson et des indicateurs d'effets chez les flets ont été étudiés pour détecter des effets d'expositions chroniques. Cette approche d'épidémiologie écologique a permis d'identifier des zones d'exposition sensibles.