Aspect toxicologique des actions conjuguées des nitrates et des métaux (Cd²⁺ et Cu²⁺) sur deux algues unicellulaires d'eau douce

Toxicological action of nitrates and heavy metals (Cd²⁺ and Cu²⁺) on two freschwater algae

Laboratoire de Biologie végétale, U.E.R. de Médecine et de Pharmacie de Rouen B.P. 97 - 76 800 Saint-Etienne-du-Rouvray

Résumé

L'écotoxicité du cadmium et du cuivre en milieu dulçaquicole est observée dans de nombreux cas alors que les nitrates sont reconnus comme agents favorisant la croissance des végétaux.

Ce travail a consisté, d'une part à évaluer les effets toxiques chez Chlorella vulgaris et Selenastrum capricornutum (deux algues recommandées pour les essais écotoxicologiques) du Cd²⁺ et du Cu²⁺ en présence ou en absence des nitrates (NO₃^-) de sodium et de potassium, et d'autre part à définir les effets de ces deux métaux sur l'absorption et la réduction des nitrates.

Pour des concentrations faibles en nitrates (21 mg/l) la toxicité du Cd²⁺ est importante : les Cl₅₀ (concentrations inhibitrices de 50 % de croissance) sont de 0,15 mg/l après 3 jours d'intoxication et 0,11 mg/l après 7 jours. Pour des concentrations fortes en nitrates l'effet toxique du Cd²⁺ diminue en fonction du temps et de la dose initiale de NO₃^- ; ainsi les Cl₅₀ du Cd²⁺ sont de 0,19 mg/l à 3 jours et 0,24 mg/l après 7 jours d'incubation, pour une concentration de 150 mg/l de NO₃^-. Des résultats similaires sont obtenus dans le cas du Cu²⁺ dont la toxicité diminue lorsque la concentration en NO₃^- augmente.

De plus le Cd²⁺ et le Cu²⁺ agissent sur le métabolisme des nitrates en diminuant leur absorption et leur réduction en nitrites. Il apparaît donc un antagonisme entre les nitrates et les métaux lourds étudiés Cd²⁺ et Cu²⁺ chez les deux microalgues.

Abstract

Freshwater ecotoxicity of cadmium and copper was observed. Nitrates are known to favour the growth of plants. The present study consisted in testing the toxic effects on Chlorella vulgaris and Selenastrum capricornutum (two algae recommended for ecotoxicological bioassays) of Cd²⁺ and Cu²⁺ in the presence of various concentrations of sodium and potassium nitrtates.

For low concentrations of NO₃^- (21 mg/l) Cd²⁺ toxicity is important: The IC₅₀ (Concentration which inhibits 50% of the algal growth) is about 0.15 mg/l after 3 days and decreases to 0.11 mg/l after 7 days (toxicity increases with time). On the contrary for high quantities of nitrates, Cd²⁺ toxicity decreases. For instance, with a rate of 150 mg/l of NO₃^-, the IC₅₀ were 0.19 mg/l after 3 days exposure and 0.24 mg/l after 7 days exposure for a Cd²⁺.

Similar results were obtained with copper i.e. toxicity decreases when nitrate content's medium increases.

Cd²⁺ and Cu²⁺ influence the nitrates metabolism by decreasing their absorption and their reduction to nitrites. These results show an antagonism between nitrates and metals on the growth of the two algae.