188 Le tritium et les êtres vivants 1 6 La discrimination isotopique ou l’enrichissement isotopique Elle semble évidente en raison d’une différence de masse énorme (facteur 3) et de l’encombrement plus importante du tritiumpar rapport à l’hydrogène. Alpen (1990) indique que cette discrimination devrait se faire sentir en particulier au niveau des cinétiques. Pour tous les isotopes, le comportement physique est modifié dans les phénomènes d’évaporation, de condensation… Par exemple les molécules H 2 18O et HDO s’évaporent moins vite que H 2 16O, ce qui fait que l’eau restante s’en trouve enrichie. Il est généralement admis que les réactions enzymatiques incorporent moins vite le tritium que l’hydrogène mais qu’en revanche les liaisons du tritium avec le carbone sont plus fortes que celles de l’hydrogène avec le carbone. D’unpoint de vue chimique les différences de fractionnement dépendent par exemple du substituant sur le groupe amino (Szydlowski et Wawer, 1986). Mais la discrimination se fait-elle toujours dans le même sens ? L’incorporation du tritium dans les molécules biologiques est-elle identique à celle de l’hydrogène ? Une fois le tritium lié à une molécule, celle-ci a-t-elle une destinée identique à une molécule « normale » ? Chez les organismes il faudrait connaître les forces de liaison entre C-H et C-T, entre N-H et N-T, … La littérature est pauvre dans ce domaine ! 1 7 Le rapport isotopique (RI) T/H Le rapport isotopique est extrêmement important. Pour 10 Bq.L-1, RI = 1T / 1016H. Quelle est la sensibilité de ce rapport disproportionné ? Par ailleurs le RI est très variable dans l’environnement (contamination discontinue) mais aussi dans les organismes (échanges très rapides de HTO). De plus le RI dans les organismes ne peut être assimilé à l’OBT mais au tritium total. 2 La spéciation chimique du tritium C’est un problème ancien, commun à tous les polluants. La spéciation peut être abordée à divers niveaux. Au niveau moléculaire, chaque molécule, selon les liaisons, sera un cas particulier. Du point de vue opérationnel, la distinction HTO et OBT est une bonne avancée. 2 1 Le tritium libre (HTO) et le tritium organiquement lié (OBT) La différence est grande pour ces deux formes notamment pour la bioaccumulation, la période biologique, la microdistribution ou l’effet biologique. Ainsi, dans le cas des périodes biologiques, chez la truite arc-en-ciel juvénile contaminée chroniquement, si la contamination se fait directement par l’eau environnante, la période biologique est d’environ 10 jours et lorsque la contamination se fait par voie trophique, la période biologique est plus longue et est comprise entre 18 et 32 jours (Rodgers, 1986). Chez le rat avec l’eau tritiée, 97% du tritium transféré à l’organisme a une demi-vie de 10 jours et 3 % une demi-vie de 40 jours, alors que pour la forme OBT, les demi-vies sont de 10 jours pour 70 % du tritium transféré dans l’organisme et 100 jours pour 30 % de celui-ci (Hodson et al., 2005). Chez l’homme les demi-vies de l’OBT dans le cartilage des côtes et le sternum ont été estimées respectivement à 57 ans et à moins de 6 ans (Hisamatsu et al., 1992). 2 2 Le rapport OBT / HTO Dans la littérature, ce rapport est presque toujours supérieur à 1 chez les organismes, les aliments et l’homme. Ainsi, chez les poissons du Rhône, le rapport du tritium organique dans les tissus sur le tritium dans l’eau tritiée ([OBT] poisson / [HTO] eau du fleuve ) varie de 3 à 15 (Pally et al., 1993). Dans les organismes marins, les valeurs de tritium organiquement lié (OBT) sont généralement supérieures à celles de l’eau tritiée (HTO) (Masson et al., 2004 et 2005) (Tableau 1). Tableau 1. Activités moyennes en HTO et OBT (Bq.L-1) dans les algues, mollusques et poissons dans l’environnement du CNPE de Gravelines (d’après Masson et al., 2004 et 2005). n = nombre d’échantillons Dans les sédiments de l’estuaire de la Loire, les formes OBT (enmoyenne 20,55 Bq.L-1) dominent nettement les formes libres (HTO)(en moyenne 7,6 Bq.L-1) (Siclet, 2001). Chez la truite arc-en-ciel juvénile contaminée chroniquement, le rapport OBT/HTO est nettement supérieur lorsque la contamination se fait par voie trophique, que par contamination directe par l’eau (Rodgers, 1986). Dans les aliments, le rapport OBT/HTO était de 3 à New York (Bogen et Wedford, 1976). Le rapport des concentrations de tritium entre le sang (tritium total) et l’urine (HTO) est un bon indicateur de la contamination interne des sujets exposés. Il est voisin de 6 chez les italiens (Belloni et al., 1983) et d’environ 3 chez les autrichiens (Irlwerck et Teherani, 1975), démontrant une rémanence du tritium organique. De même, Stuart Jenkinson (Cefas) dans une récente communication orale à la SFRP (disponible sur internet : http://www.sfrp.asso.fr/), signale que chez les organismes marins la forme OBT est largement dominante. Ainsi, elle est de 90 à 95 % autour de Cardiff, de 80 à 90 % autour de Sellafield et d’environ 70 % chez les moules et d’environ 90 % chez les bigorneaux autour de Hartlepool. Boyer (2009) a réalisé récemment des études expérimentales de l’incorporation du tritium atmosphérique sous forme d’eau tritiée sous des conditions climatiques contrôlées pendant des périodes relativement longues (jusqu’à 62 jours). La proportion du tritium incorporé sous forme d’OBT total dans les laitues serait supérieure à 1 dans certaines conditions. Le rapport entre le tritium de la vapeur atmosphérique et l’OBT des plants serait d’environ 5. La période de plus forte intégration du tritium sous forme organique correspond à la phase de croissance exponentielle des végétaux. Ces expériences indiquent qu’un phénomène de bioaccumulation locale du tritium dans la matière organique pourrait se manifester dans des conditions particulières d’exposition. L’auteur n’exclut toutefois pas l’hypothèse d’un artefact expérimental. Ceci est à rapprocher des phénomènes de « rémanence » signalés chez divers végétaux pour le tritium. 3 Le cas des bactéries Qu’en est-il de la bioaccumulation du tritium dans les bactéries et de sa transformation en OBT ? Chez des bactéries (Rhodopseudomonas spheroides) contaminées par de l’eau tritiée, lorsque les cellules sont en croissance à la lumière, le tritium libre ne représente que 14,3 % tandis que le tritium non-échangeable est lié aux lipides (18,4 %), aux acides nucléiques (24,8 %) et aux protéines (42,5 %) (Inomata, 1983). HTO OBT Algues 3,2 ± 1,2 (n = 7) 5,7 ± 1,3 (n = 7) Mollusques 2,8 ± 0,4 (n = 3) 7,1 ± 1,2 (n = 3) Poissons 3,2 ± 0,3 (n = 3) 4,7 ± 0,5 (n = 3)
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