Mes thématiques de recherche porte sur le devenir des métaux au sein des écosystèmes naturels.

Voici quelques aspects développés au sein de projets de recherche actuels et passés. Si vous êtes intéréssés, n'hésitez pas à venir me parler.

a. Les DGT, un outil de prédilection pour caractériser la mobilité et la réactivité des espèces mercurielles
• Clarisse et al., 2011. Environmental Science and Technology 45, 1506-1512.
Pour comprendre le devenir environnemental du mercure dans les sédiments et plus spécifiquement les processus de transformation du mercure en sa forme toxique, le méthylmercure, des approches réalistes de terrain sont préconisées : l’emploi des isotopes stables enrichis du mercure permet de déterminer de manière in situ les taux de méthylation et de déméthylation de ce contaminant et juger ainsi de sa réactivité dans les sédiments. Pour la première fois, des profils sédimentaires de méthylation du mercure ont été obtenus à l’échelle centimétrique permettant de caractériser les horizons du sédiment pour lesquels la transformation biogéochimique de ce contaminant survient. Parallèlement à la détermination isotopique des taux de méthylation du mercure, le déploiement de sondes DGT a permis i) d’établir l’influence de ce processus biogéochimique sur les mesures de methylmercure par cet outil, ii) d’affiner la théorie derrière cet outil analytique de terrain dans les sédiments et iii) de proposer les DGT comme un outil prédictif pour juger in situ du potentiel de méthylation du mercure dans les sédiments et juger de la dangerosité de ces derniers vis-à-vis de ce contaminant.

• Clarisse et al., 2012. Science of the Total Environment 416, 449-454.
Outre le défi analytique que pose généralement la spéciation des éléments à l’état de trace dans la phase dissoute, je m’intéresse plus spécifiquement à ses applications en termes de toxicité, réactivité, transport ou encore du potentiel bioaccumulable des contaminants. Ainsi, lors d’expériences de laboratoire, j’ai caractérisé la fraction bio-disponible du méthylmercure à l’état dissous à l’aide de différents outils analytiques et d’organismes sentinels. L’emploi de traceurs isotopiques du mercure a permis de différencier le mercure assimilé par les organismes vivants du mercure initialement présent dans ces organismes. La technique des DGT (Diffusive Gradient in Thin film) repose sur la diffusion des espèces dissoutes à travers une membrane et en leurs accumulations contrôlées par une résine échangeuse d’ions. La masse de métal recueilli par une sonde DGT correspond à la concentration intégrée dans le temps de cet analyte. Le principe même de cette technique analytique présente ainsi des similitudes avec les processus de bioaccumulation des contaminants par les êtres vivants. Les sondes DGT présentent de nombreux avantages par rapport aux organismes sentinels : leurs faibles couts, leurs facilités d’utilisation, leurs reproductibilités et surtout l’absence de contaminants au début de leurs déploiements dans le milieu naturel. Ainsi, lors d’expériences de laboratoire, j’ai pu démontrer que les outils DGT prédisent adéquatement la fraction de méthylmercure dissous assimilable par les clams (Macoma balthica) et ce quelques soient la salinité, la température, le niveau de concentration en méthymercure dissous ou encore sa spéciation. La conclusion principale de cette étude est de proposer l’utilisation systématique des DGT in situ dans les programmes de surveillance environnementale pour caractériser les fractions biodisponibles des contaminants et caractériser ainsi leurs dangerosités dans les milieux naturels.

b. Transport, réactivité et mobilité des métaux (Guéguen, Clarisse et al., 2011. Journal of Environmental Monitoring 13, 2865-2872)
La simple mesure des concentrations totales des contaminants présents dans l’environnement ne suffit pas à comprendre leurs devenirs. Aucune information n’est alors acquise quant à la réactivité ou à la toxicité de ces contaminants qui dépendent notamment de leurs formes chimiques et de la nature des ligands auxquels ils sont associés. Mes efforts se sont rapidement portés sur le développement et l’application de nouveaux outils analytiques, adaptés aux conditions de terrain, permettant de mesurer de manière in situ des espèces chimiques clés et de réaliser leurs spéciations. En collaboration avec la Professeure Céline Guéguen de Trent University, nous avons combiné nos approches respectives pour définir l’impact de l’extraction des sables bitumineux sur les niveaux de concentration, le transport et la spéciation des métaux (Cd, Co, Cu, Hg, Ni, Pb) dans la rivière Athabasca en Alberta. Nous avons ainsi menés une des rares études indépendantes et objectives sur ce sujet. Nos résultats ont mis en avant l’influence de l’extraction des sables bitumineux sur la spéciation des métaux considérés dans la phase dissoute ainsi que les rôles prépondérants de la matière organique et des colloïdes dans le transport de ces contaminants dans ce bassin versant si particulier. Si l’exploitation des sables bitumineux n’engendre pas d’augmentation drastique des contaminants métalliques dans les écosystèmes aquatiques avoisinants, elle modifie de manière significative leurs spéciations et affecte ainsi leurs biodisponibilités.

c. Le radium, un indicateur d’impact environnemental des activités anthropiques (Lagacé et al., 2017. Talanta 167, 658–665)
Le radium est un élément radioactif dont le principal isotope, 226Ra, a une durée de demi-vie de 1602 ans. Naturellement présent dans les roches de schiste, cet élément est considéré comme un indicateur idéal pour suivre la migration des contaminants du sous-sol vers les systèmes aquatiques de surface (nappes phréatiques et rivières) et témoigner ainsi de la contamination réelle de l’environnement lors de l’extraction des ressources naturelles. L’analyse du radium à l’état de trace voire d’ultra-traces (20 fg/L) dans les écosystèmes aquatique demeure un défi de taille que nous avons su surmonter : la préconcentration de cet élément radioactif sur des colonnes échangeuses d’ions et son analyse par spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif a été optimisée tant pour les eaux douces que pour les eaux salées (Lagacé et al., 2017). L’application de cette nouvelle méthode d’analyse à plus de 70 eaux souterraines prélevées dans des puits privés au Nouveau-Brunswick a permis de délimiter les variabilités spatiale et temporelles du radium et de juger ainsi de son potentiel en tant qu’indicateur d’impact environnemental des activités anthropiques (Lagacé et al., soumis en 2017).

d. Caractérisation de l’exposition chronique au manganèse dans les eaux potables chez les enfants à partir de biomarqueurs d’exposition (Ntihabose et al., 2017. Neurotoxicology)
Si le manganèse est considéré comme un oligo-élément, il est également considéré comme un neurotoxique puissant dont les effets délétères dépendent du niveau et mode d’exposition. Si l’exposition chronique des enfants au manganèse dans les eaux potables a un impact indéniable sur leurs développements intellectuels, la caractérisation de cette exposition demeure délicate. C’est pourquoi nous avons testé le potentiel de la salive, des cheveux et des ongles d’orteil comme biomarqueurs d’exposition à ce métal. Pour 277 enfants âgés de 6 à 13 ans vivant sur des puits privés au Nouveau Brunswick (et soumis par la même à différents niveaux d’exposition au Mn), nous avons prélevé et analysé les échantillons de ces matrices biologiques et l’eau du robinet du domicile familial. Grace à un questionnaire de la consommation d’eau, les concentrations mesurées en manganèse dans les cheveux, les ongles et la salive ont pu être corrélées au niveau réel d’exposition de l’enfant à ce contaminant. Tant les cheveux que les ongles et dans une moindre mesure la salive reflètent adéquatement pour les enfants une exposition chronique au Mn dans les eaux potables et ce à faible dose. Un deuxième article de cette étudiante devrait être finalisée sous peu (Nthiabose et al., en préparation) : il examine plus spécifiquement les paramètres liés à l’échantillonnage de la salive et au traitement de l’échantillon sur les teneurs mesurées. En l’absence de protocole expérimental standardisé, nos résultats remettent en question la pertinence de ce biomarqueur d’exposition.