Relation entre les espèces de mercure, le sélénium et les thiols dans les eaux de surface du parc national du Mont-Tremblant (Laurentides, Québec)

Les thiols et le sélénium peuvent jouer un rôle important dans la méthylation du mercure des environnements aquatiques. Pour démontrer la présence des thiols et du sélénium et leur relation avec le mercure dans certains écosystèmes d'eau douce québécois, une campagne d’échantillonnage fut réalisée durant l’été 2010, dans le parc national du Mont-Tremblant (Laurentides, Québec). Il existe une corrélation significative entre le sélénium et le mercure total dans l’eau des lacs du parc. Cependant, les concentrations de sélénium sont très faibles dans les lacs, les étangs de castor et les ruisseaux. Par ailleurs, les lacs du parc national du Mont-Tremblant ont des concentrations relativement élevées de méthylmercure avec une moyenne de 0,33 ng L-1 et des maximums allant jusqu’à 3,29 ng L-1. Les étangs de castor peuvent aussi être considérés comme des lieux de contamination au méthylmercure, avec une concentration moyenne de 0,95 ng L-1. Toutefois, la présence d’une colonie de castors sur le bassin versant d’un lac ne semble pas influencer les concentrations de mercure que l’on y retrouve. Deux thiols sont détectables dans l’eau de surface des Laurentides, soit le glutathion et l’acide thioglycolique. La concentration de ce dernier thiol est corrélée significativement avec celle du mercure total et du méthylmercure. Les thiols peuvent jouer un rôle important dans les processus de méthylation en favorisant le transport du mercure inorganique à l’intérieur des bactéries sulfato-réductrices. Afin de mieux comprendre l’action antagoniste entre le sélénium et le mercure, des études devraient être réalisées au niveau des tissus des organismes vivants dans ces zones pauvres en sélénium.

Impact des barrages de castors sur la variabilité spatiale et saisonnière des concentrations en mercure et en nutriments dans les ruisseaux des Laurentides

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Développement d’outils utilisant la surveillance biologique pour évaluer l’exposition et les risques pour la santé : application au méthylmercure et au sélénium

Dans une perspective d’analyse des risques pour la santé publique, l’estimation de l’exposition revêt une importance capitale. Parmi les approches existantes d’estimation de l’exposition, l’utilisation d’outils, tels que des questionnaires alimentaires, la modélisation toxicocinétique ou les reconstructions de doses, en complément de la surveillance biologique, permet de raffiner les estimations, et ainsi, de mieux caractériser les risques pour la santé. Ces différents outils et approches ont été développés et appliqués à deux substances d’intérêt, le méthylmercure et le sélénium en raison des effets toxiques bien connus du méthylmercure, de l’interaction entre le méthylmercure et le sélénium réduisant potentiellement ces effets toxiques, et de l’existence de sources communes via la consommation de poisson. Ainsi, l’objectif général de cette thèse consistait à produire des données cinétiques et comparatives manquantes pour la validation et l’interprétation d’approches et d’outils d’évaluation de l’exposition au méthylmercure et au sélénium. Pour ce faire, l’influence du choix de la méthode d’évaluation de l’exposition au méthylmercure a été déterminée en comparant les apports quotidiens et les risques pour la santé estimés par différentes approches (évaluation directe de l’exposition par la surveillance biologique combinée à la modélisation toxicocinétique ou évaluation indirecte par questionnaire alimentaire). D’importantes différences entre ces deux approches ont été observées : les apports quotidiens de méthylmercure estimés par questionnaires sont en moyenne six fois plus élevés que ceux estimés à l’aide de surveillance biologique et modélisation. Ces deux méthodes conduisent à une appréciation des risques pour la santé divergente puisqu’avec l’approche indirecte, les doses quotidiennes estimées de méthylmercure dépassent les normes de Santé Canada pour 21 des 23 volontaires, alors qu’avec l’approche directe, seulement 2 des 23 volontaires sont susceptibles de dépasser les normes. Ces différences pourraient être dues, entre autres, à des biais de mémoire et de désirabilité lors de la complétion des questionnaires. En outre, l’étude de la distribution du sélénium dans différentes matrices biologiques suite à une exposition non alimentaire (shampoing à forte teneur en sélénium) visait, d’une part, à étudier la cinétique du sélénium provenant de cette source d’exposition et, d’autre part, à évaluer la contribution de cette source à la charge corporelle totale. Un suivi des concentrations biologiques (sang, urine, cheveux et ongles) pendant une période de 18 mois chez des volontaires exposés à une source non alimentaire de sélénium a contribué à mieux expliciter les mécanismes de transfert du sélénium du site d’absorption vers le sang (concomitance des voies régulées et non régulées). Ceci a permis de montrer que, contrairement au méthylmercure, l’utilisation des cheveux comme biomarqueur peut mener à une surestimation importante de la charge corporelle réelle en sélénium en cas de non contrôle de facteurs confondants tels que l’utilisation de shampoing contenant du sélénium. Finalement, une analyse exhaustive des données de surveillance biologique du sélénium issues de 75 études publiées dans la littérature a permis de mieux comprendre la cinétique globale du sélénium dans l’organisme humain. En particulier, elle a permis le développement d’un outil reliant les apports quotidiens et les concentrations biologiques de sélénium dans les différentes matrices à l’aide d’algorithmes mathématiques. Conséquemment, à l’aide de ces données cinétiques exprimées par un système d’équations logarithmiques et de leur représentation graphique, il est possible d’estimer les apports quotidiens chez un individu à partir de divers prélèvements biologiques, et ainsi, de faciliter la comparaison d’études de surveillance biologique du sélénium utilisant des biomarqueurs différents. L’ensemble de ces résultats de recherche montre que la méthode choisie pour évaluer l’exposition a un impact important sur les estimations des risques associés. De plus, les recherches menées ont permis de mettre en évidence que le sélénium non alimentaire ne contribue pas de façon significative à la charge corporelle totale, mais constitue un facteur de confusion pour l’estimation de la charge corporelle réelle en sélénium. Finalement, la détermination des équations et des coefficients reliant les concentrations de sélénium entre différentes matrices biologiques, à l’aide d’une vaste base de données cinétiques, concourt à mieux interpréter les résultats de surveillance biologique.

La production de thiols biogéniques par les microorganismes aquatiques

Les thiols à faible masse moléculaire (FMM) peuvent affecter la biodisponibilité du mercure et mener à une plus grande production de méthylmercure par les microorganismes méthylants. Les résultats d’une étude réalisée au sein de la matrice extracellulaire du périphyton de la zone littorale d’un lac des Laurentides ont démontré que les concentrations en thiols à FMM retrouvées dans cette matrice sont jusqu’à 1000 fois supérieures à celles de la colonne d’eau avoisinante. Ces thiols sont significativement corrélés à la chlorophylle a du périphyton, suggérant une production par les algues. Le mercure de la matrice extracellulaire, plus spécifiquement dans la fraction colloïdale mobile, est aussi corrélé aux thiols d’origine algale. Ces résultats suggèrent qu’une accumulation de thiols s’opère dans l’espace extracellulaire du périphyton et qu’ils peuvent favoriser le transfert du mercure vers les microorganismes produisant le méthylmercure. Les résultats d’une seconde étude menée sur les méthodes de préservation d’échantillons d’eau pour la conservation des thiols à FMM ont démontré que la température optimale d’entreposage était de -80 °C et que la lyophilisation menait à une sous-estimation des concentrations mesurées. Les taux de dégradation étaient plus rapides lors de la conservation à -20 °C et variables selon la chimie de l’eau utilisée et les espèces de thiols observées. Suivant ces résultats, nous proposons un cadre de recherche pour de futures études sur la spéciation du mercure dans le périphyton et nous suggérons des précautions lors de la manipulation et de la conservation des thiols à FMM d’échantillons naturels.

Application of the BRAFO-tiered approach for benefit-risk assessment to case studies on natural foods

There is evidence that consumption of fish, especially oily fish, has substantial beneficial effects on health. In particular an inverse relationship of oily fish intake to coronary heart disease incidence has been established. These beneficial effects are ascribed to fish oil components including long chain ω-3 polyunsaturated fatty acids. On the other hand it should be noted that oily fish also contains hazardous substances such as dioxins, PCBs and methylmercury. Soy consumption has been associated with potential beneficial and adverse effects. The claimed benefits include reduced risk of cardiovascular disease; osteoporosis, breast and prostate cancer whereas potential adverse effects include impaired thyroid function, disruption of sex hormone levels, changes in reproductive function and increased breast cancer risk The two cases of natural foods highlight the need to consider both risks and benefits in order to establish the net health impact associated to the consumption of specific food products. Within the Sixth Framework programme of the European Commission, the BRAFO project was funded to develop a framework that allows for the quantitative comparison of human health risks and benefits in relation to foods and food compounds. This paper describes the application of the developed framework to two natural foods, farmed salmon and soy protein. We conclude that the BRAFO methodology is highly applicable to natural foods. It will help the benefit-risk managers in selecting the appropriate dietary recommendations for the population.

The polychaete worm Nereis diversicolor increases mercury lability and methylation in intertidal mudflats

The polychaete worm Nereis diversicolor engineers its environment by creating oxygenated burrows in anoxic intertidal sediments. The authors carried out a laboratory microcosm experiment to test the impact of polychaete burrowing and feeding activity on the lability and methylation of mercury in sediments from the Bay of Fundy, Canada. The concentration of labile inorganic mercury and methylmercury in burrow walls was elevated compared to worm-free sediments. Mucus secretions and organic detritus in worm burrows increased labile mercury concentrations. Worms decreased sulfide concentrations, which increased Hg bioavailability to sulfate-reducing bacteria and increased methylmercury concentrations in burrow linings. Because the walls of polychaete burrows have a greater interaction with organisms, and the overlying water, the concentrations of mercury and methylmercury they contain is more toxicologically relevant to the base of a coastal food web than bulk samples. The authors recommend that researchers examining Hg in marine environments account for sediment dwelling invertebrate activity to more fully assess mercury bioavailability.

Effects of coastal managed retreat on mercury biogeochemistry

We investigated the impact of managed retreat on mercury (Hg) biogeochemistry at a site subject to diffuse contamination with Hg. We collected sediment cores from an area of land behind a dyke one year before and one year after it was intentionally breached. These sediments were compared to those of an adjacent mudflat and a salt marsh. The concentration of total mercury (THg) in the sediment doubled after the dyke was breached due to the deposition of fresh sediment that had a smaller particle size, and higher pH. The concentration of methylmercury (MeHg) was 27% lower in the sediments after the dyke was breached. We conclude that coastal flooding during managed retreat of coastal flood defences at this site has not increased the risk of Hg methylation or bioavailability during the first year. As the sediment becomes vegetated, increased activity of Hg-methylating bacteria may accelerate Hg-methylation rate.

Cationic and neutral phenylmercury(II) complexes with heterocyclic thione ligands. X-ray structures of [HgPh(dmpymtH)][BF(4)] center dot H(2)O and [{HgPh}(2)(mu-dtu)]

The neutral complex [HgPh(dmpymt)] 1 (dmpymtH = 4,6-dimethylpyrimidine-2(1H)-thione) reacts with HBF(4) to give the cationic complex [HgPh(dmpymtH)][BF(4)] 2. The X-ray molecular structure of the later revealed a [2+1] coordination sphere about the mercury(II) atom (C-Hg-S and Hg center dot center dot center dot N). In the dinuclear complex [(HgPh)(2)(mu-dtu)] 3 [dtuH(2) = 2,4(1H,3H)-pyrimidinedithione or dithiouracil] the coordination spheres are also [2+1] although dissimilar regarding the Hg center dot center dot center dot N secondary bonds. NMR spectroscopy ((1)H, (13)C and (199)Hg) studies were undertaken in solution and the results discussed in the light of the X-ray structures. (C) 2008 Elsevier B. V. All rights reserved.

Um novo método para quantificar mercúrio orgânico (Hg orgânico) empregando a espectrometria de fluorescência atômica do vapor frio

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Major Aspects of the Mercury Cycle in the Negro River Basin, Amazon

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Chronopotentiometric stripping analysis using gold electrodes, an efficient technique for mercury quantification in natural waters

This paper proposes a simple methodology for mercury quantification in natural water by stripping chronopotentiometry at constant current, using gold (film) electrodes constructed from recordable CDs in stationary cell. The proposed method allows the direct measurement of labile mercury in natural waters. To quantify total mercury, a robust and low cost UV irradiation system was developed for the degradation of organic constituents of water. The proposed system presents such advantages as excellent sensitivity, low cost, versatility, and smaller dimensions (portability for on-field applications) when compared with other techniques (ICP, GFAAS, fluorimetry) traditionally utilized for mercury quantification. A large linear region of responses was observed, situated over the range 0.02 - 200 μ g L-1. Various experimental parameters were optimized and the system allowed quantifications in natural samples, with detection limit of 8 ng L-1 and excellent reproducibility (RSD of 1.4% for 48 repetitive measurements using a 10 μ g L-1 mercury solution). Different metal ions were evaluated, including copper, as possible interferences on stripping mercury signals. Applications of the new method were demonstrated for the analysis of certified and groundwater samples spiked with a known amount of mercury and for the quantification of methylmercury in synthetic oceanic water, originally utilized for fishes contamination experiment.

Seasonal behavior of mercury species in waters and sediments from the Negro River Basin, Amazon, Brazil

Total (HgT), reactive (HgR) and organic (Hg ORG) mercury species have been quantified in non-filtered waters collected from the Negro River Basin, Amazon (from January/2002 through January/2004), in both black and white water bodies. Black waters presented the highest HgT, HgORG and HgR concentration (29.1 ng L-1, 1.63 ng L-1 and 3.9 ng L-1, respectively), while, white waters presented the lowest HgT, Hg ORG and HgR concentration (8.8 ng L-1, 0.49 ng L-1 and 1.2 ng L-1, respectively). An inverse correlation between HgT and the water level over the basin was obtained, although the HgORG concentration has increased in the first rainy months and then decreased as the water level rose. Total mercury in surface sediments (0-10 cm) ranged from 70 to 271 mg kg-1 being the methylmercury 0.47-1.79 % of this stock. The results indicate that HgR and the labile dissolved organic matter were introduced into the aquatic environment during the flooding season, especially in the earlier stages, thus contributing to mercury methylation. ©2007 Sociedade Brasileira de Química.

Intoxicação alimentar por metilmercúrio em tilápia do Nilo e sua biomagnificação em ratos wistar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Exposição humana ao metilmercúrio em comunidades ribeirinhas da Região do Tapajós, Pará, Brasil

Avaliou-se a exposição humana ao metilmercúrio e ao mercúrio total em comunidades ribeirinhas do rio Tapajós e da região metropolitana de Belém, no Estado do Pará, Brasil, através da determinação de mercúrio total e metilmercúrio em amostras de cabelo nos anos de 1994 e 1995. Observou-se que as concentrações médias de mercúrio total variaram de 2 ± 1µg/g-1 a 20,5 ± 12,1µg/g-1, enquanto que as concentrações médias de metilmercúrio variaram de 1,4 ± 0,7µg/g-1 a 18,5 ± 11µg/g-1. Estes resultados confirmam a contaminação mercurial na região do rio Tapajós, admitem a possibilidade do aparecimento de sinais e sintomas de intoxicação mercurial e recomendam a manutenção da monitorização do mercúrio total e do metilmercúrio nas amostras de cabelo, bem como a necessidade de estudos clínico-epidemiológicos para implantação de medidas de prevenção e controle da intoxicação mercurial.

Avaliação da contaminação mercurial mediante análise do teor de Hg total em amostras de cabelo em comunidades ribeirinhas do Tapajós, Pará, Brasil

Este estudo avalia a contaminação mercurial em comunidades de pescadores em quatro localidades nas margens do rio Tapajós: Rainha, Barreiras, São Luís do Tapajós e Paraná-Mirim. Análises toxocológicas das amostras de cabelo foram realizadas por espectofotometria de absorção atômica. Os níveis de mercúrio total em amostras de cabelo variaram entre 2,9µg/g e 71,5µg/g. Os valores mais baixos foram encontrados na comunidade de Paraná-Mirim. Os mais elevados, em São Luís do Tapajós e Barreiras, cerca de seis a sete vezes superiores ao valor estabelecido. As diferenças entre as concentrações médias de mercúrio total nas amostras, coletadas em populações ribeirinhas, a montante e a jusante do rio Tapajós em Itaituba, não apresentaram significância estatística (p > 0,05). Conclui-se que a exposição humana ao mercúrio por ingestão de peixes contaminados constitui risco potencial para o aparecimento de sintomas e sinais da doença de Minamata, o que recomenda a manutenção de um programa de vigilância epidemiológica.