Appliquer la toxicogénomique aux enjeux environnementaux nouveaux et naissants

Selon un chercheur d'Environnement Canada, M. François Gagné, Ph. D., il nous est de plus en plus difficile de comprendre notre environnement. M. Gagné cite le cas des effluents municipaux, qui peuvent contenir des milliers de bactéries, virus, produits pharmaceutiques et produits chimiques industriels. Il est très difficile de donner un sens aux effets sur l'environnement de mélanges aussi complexes et de déterminer quels composés jouent un rôle majeur dans l'apparition de problèmes environnementaux, de dire M. Gagné.

M. Gagné fait partie des nombreux fervents partisans de la toxicogénomique, qui consiste à étudier la manière dont l'information génétique d'un organisme répond aux toxines. Il considère que les outils disponibles grâce à ce nouveau domaine de recherches représentent tout ce dont nous avons besoin pour distinguer les détails d'enjeux environnementaux complexes. Dans le cas des effluents municipaux, selon lui, la toxicogénomique peut nous enseigner, par exemple, si c'est un antibiotique ou quelque autre médicament qui a causé un effet toxique particulier sur l'environnement.

Grâce à un financement de l'Initiative de recherche et de développement en génomique (IRDG), M. Gagné et ses nombreux collaborateurs ont ajouté un volet toxicogénomique à leurs projets de recherche en cours sur des enjeux environnementaux de priorité élevée. En même temps que la toxicogénomique permet d'éclairer de façon plus détaillée les questions relatives à la toxicité qu'elle vise à résoudre, elle offre les avantages de nouveaux outils, de nouvelles approches et de nouvelles technologies, des avantages que M. Gagné souhaite démontrer aux intervenants qui s'occupent d'évaluation des risques.

Ses travaux actuels, financés par l'Initiative de recherche et de développement en génomique, sont d'une grande portée, puisqu'ils permettent d'examiner l'efficacité des systèmes municipaux de traitement des eaux usées et s'attaquent aux enjeux environnementaux associés aux nanotechnologies et à l'exploitation des sables bitumineux. Jusqu'à présent, M. Gagné et son équipe de recherche ont remporté un vif succès en découvrant des applications concrètes et en soulignant la valeur ajoutée que la toxicogénomique apporte à la recherche sur les grands enjeux environnementaux.

À titre d'exemple, mentionnons un projet de recherche qui a consisté à aider la Ville de Montréal à choisir un nouveau système de traitement des eaux usées. Montréal est l'un des trois plus gros émetteurs au monde d'effluents municipaux, son usine de traitement des eaux usées de Rivière-des-Prairies pompant jusqu'à 32 mètres cubes d'eau chaque seconde. Les matières solides et le phosphore sont enlevés avant que les effluents ne soient déversés dans le Saint-Laurent, mais le panache d'eau s'écoulant vers l'aval qui en résulte contient un mélange de bactéries et de produits chimiques potentiellement dangereux.

Confrontés à des préoccupations croissantes concernant les dangers potentiels pour la santé que cette situation crée tant pour les humains que pour les écosystèmes en aval du fleuve, les urbanistes commencent à étudier différentes options de désinfection des effluents avant leur déversement dans le fleuve. L'ozonisation pourrait être une solution prometteuse, mais la construction d'une installation pourrait coûter environ 200 millions de dollars pour une durée de fonctionnement de trente ans. Avant de consentir un tel investissement, les responsables de la Ville ont besoin d'une garantie à toute épreuve selon laquelle l'ozone utilisé pour tuer les bactéries et les virus ne se combinera pas à des produits chimiques qui se trouvent dans les eaux usées pour créer de nouveaux problèmes de toxicité dans l'environnement.

Truite arc-en-ciel dans un bassin

Truite arc-en-ciel exposée à des effluents municipaux et effets de l'ozone durant l'étude pilote sur l'ozoneur de la Ville de Montréal.Photo : Sophie Trépanier

La contribution de M. Gagné, durant la phase d'essai pilote de l'ozoneur, était d'exposer des moules et des poissons d'eau douce à des eaux usées traitées par l'ozone et, en utilisant les outils de la toxicogénomique, de déceler s'il y avait une augmentation de la toxicité des eaux usées découlant de la désinfection. Ses résultats étaient clairs. L'utilisation de l'ozone n'a pas accru la toxicité des effluents municipaux. Au contraire, l'ozonisation a réduit efficacement les niveaux cibles de bactéries, tout en dissociant bon nombre des autres contaminants présents dans les effluents. La Ville a investi dans la construction de l'ozoneur, et le traitement par désinfection devrait débuter en 2013.

Un autre projet consistait à considérer les effluents urbains dans une autre perspective. Au Canada, il existe différents systèmes pour traiter les eaux usées et, grâce à la toxicogénomique, M. Gagné a pu calculer les niveaux de toxicité dans les effluents bruts et les comparer aux eaux traitées de douze municipalités. Les résultats démontrent l'efficacité relative des différents systèmes, et constitueront un guide très utile pour les municipalités qui souhaitent se doter de nouveaux systèmes de traitement.

M. Gagné applique également la toxicogénomique dans une recherche qui a été lancée en 2011 dans le but de trouver des moyens de différencier la signature toxique des activités industrielles d'exploitation du sable bitumineux de celle des niveaux naturels de bitume que l'on trouve dans la région (pétrole lourd ou visqueux présent dans les sables bitumineux). Il s'agit d'une distinction importante, car le bitume est lessivé dans l'écosystème depuis des milliers d'années.

Les premiers résultats de cette recherche viennent d'être publiés, et M. Gagné explique que, grâce aux essais de toxicogénomique, nous avons pu comprendre l'empreinte toxique de l'industrie d'exploitation des sables bitumineux et la distinguer des niveaux naturels de toxicité dans l'environnement. Ceci est particulièrement important s'il y a une dégradation majeure des composés dans l'un des plus grands étangs utilisés pour conserver les eaux usées provenant du processus d'extraction. Les eaux usées rejetées et l'ampleur de leur incidence sur l'environnement pourraient être efficacement surveillées grâce à des approches de toxicogénomique.

Depuis 2007, M. Gagné mène des recherches à l'appui des évaluations des risques posés par diverses nanoparticules qu'effectue Environnement Canada. Les nanomatériaux sont maintenant utilisés dans la fabrication de centaines de biens de consommation qui vont des brosses à dents aux machines à laver. On connaît mal l'impact sur l'environnement, la toxicité et même les propriétés de base de ces particules de la taille d'une molécule. Par exemple, un projet de recherche consiste à comparer les effets observés chez la truite arc-en-ciel exposée à des particules de nanoargent à ceux qui sont associés à l'argent dissous. Le chercheur est d'avis que la capacité élevée de diagnostic que nous offrent les outils de la toxicogénomique nous aide à distinguer des détails plus fins à cette échelle microscopique, et que ces outils nous dotent d'une meilleure compréhension des déterminants de la toxicité des nanomatériaux.

Les recherches de M. Gagné jettent un éclairage significatif sur les avantages que nous offre une approche reposant sur la toxicogénomique vis-à-vis des enjeux environnementaux nouveaux et naissants, et le chercheur s'engage à sensibiliser davantage les intervenants qui s'occupent d'évaluation des risques à ces avantages. Comme il le dit, la toxicogénomique nous offre des outils complexes pour aborder des enjeux environnementaux nouveaux et naissants qui deviennent de plus en plus complexes.

M. Bøhn, fait référence à une recherche précédente, financée par STAGE, au cours de laquelle M. Gagné et son équipe ont utilisé la toxicogénomique pour identifier de l'ADN provenant de maïs transgénique dans des moules d'eau douce et pour déceler les changements de bien-être résultant de cette exposition.

Impact

Nous accueillons chaleureusement l'engagement de ce groupe de Canadiens à l'égard d'une des questions les plus importantes, à savoir les effets du déploiement de cultures transgéniques sur le territoire sur les écosystèmes qui se trouvent en aval. Sans aucun doute, il s'agit d'un enjeu qui peut avoir des conséquences écologiques, sociales et économiques de la plus haute importance, et qui a fait l'objet de très peu d'attention de la part des scientifiques et du grand public.

Thomas Bøhn, directeur scientifique, GenØk Centre for Biosafety, une fondation sans but lucratif de l'Université de Tromsø, en Norvège.

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