Activité estrogénique et détection des parabènes dans trois stations d’épuration du Sahel tunisien

Estrogenic activity and parabens occurrence in three Tunisian wastewater treatment plants.

¹ École des Mines d’Alès, Laboratoire de Génie de l’Environnement Industriel et des Risques Industriels et Naturels, 6 avenue de Clavières, 30319 Ales Cedex, France
² Department of Biology, Faculty of Sciences – King Faisal University, P.O. Box 1759, 31982 Al Hassa, Saudi Arabia

^* Auteur de correspondance : Ingrid.Bazin@mines-ales.fr

Reçu : 5 Mars 2012
Accepté : 11 Mai 2012

Résumé

La présence dans l’environnement de composés chimiques ayant des propriétés hormono-mimétiques génère des inquiétudes sur leur devenir et leurs effets sur les organismes aquatiques. Parmi leurs nombreux modes d’action, ces substances ont la capacité de se fixer aux récepteurs des hormones stéroïdiennes comme le récepteur des œstrogènes (ER) en mimant l’effet d’hormones naturelles et induisant ainsi une perturbation du fonctionnement normal du système endocrine. Ils sont liés très souvent au changement dans le « sex-ratio » et la réduction du taux de fécondité chez certains vertébrés. Les substances à activité estrogénique peuvent être d’origine naturelle comme l’estradiol ou les phyto- et myco-estrogènes, mais également d’origine synthétique comme l’éthynylestradiol, les alkylphénols (surfactants), certains pesticides ou des résidus de cosmétiques. Suite à leur utilisation, ils se retrouvent dans les filières de traitement des eaux usées. Parmi ces molécules, les parabènes, conservateurs fréquemment utilisés dans les produits cosmétiques, les crèmes, les produits pharmaceutiques, sont introduits dans l’environnement via les rejets urbains. Du fait de leur activité estrogénique, ils font partie des composés chimiques dont le niveau de concentration dans l’environnement est à surveiller.

Dans cette étude, trois stations d’épuration ont été sélectionnées afin d’avoir une vision actuelle sur la présence des substances estrogéniques dans les eaux usées et sur leur élimination. Dans un premier temps, l’activité estrogénique, à l’aide de test in vitro (Yeast Estrogen Screen, YES), a été mesurée en entrée, en sortie de station d’épuration, et dans les boues, afin d’évaluer la variabilité de ces activités dues à des polluants estrogéniques. La présence de cinq parabènes, les plus utilisés dans l’industrie pharmaceutique et alimentaire (benzylparabène, buthylparabène, ethylparabène, propylparabène and méthylparabène), a été également recherchée au moyen de l’HPLC/DAD. Le test YES a montré que les échantillons de boues ont la plus forte activité estrogénique avec une EC50 (concentration effective médiane) qui varie de 1E−07 M à 1E−09 M EEQ (equivalent estradiol). Cette activité est largement suffisante pour induire des perturbations endocriniennes chez les organismes aquatiques. Par ailleurs, les analyses en HPLC-DAD ont montré la présence des cinq parabènes dans les échantillons prélevés en entrée et en sortie de station. Ces composés sont présents dans l’eau (mg.L⁻¹), les matières en suspension (μg.L⁻¹) et s’accumulent dans les boues (mg.g⁻¹). C’est la première étude qui montre la présence de parabènes dans des effluents tunisiens et la possibilité d’associer cette « pollution » à une activité hormonale dans les trois matrices citées au-dessus, spécialement les boues qui sont souvent utilisées dans certaines activités agricoles.

Abstract

The occurrence of chemicals in the environment, with hormonal activity, increases concern about their fate and effects on the aquatic organisms. Among their various mechanism of action, these compounds have the ability to bind steroid hormones receptors like the oestrogen receptor (ER) and mimic natural hormone effects: inducing disruption on the endocrine system functioning. They are usually related to sex-ratio disequilibrium and decrease of fertility on some vertebrates fertility. Estrogens can be natural hormone like estradiol, phyto and myco-estrogens, or synthetic such as ethynylestradiol, alkylphenols (surfactant), some pesticides and cosmetics. After use, those compounds are found in the different sector of wastewater treatment plants. Among those molecules, parabens and preservatives usually used on cosmetics, creams, pharmaceutics, are introduced in the environment through urban effluent. Due to their estrogenic activity, levels of those compounds in the environment must be monitored.

In this study, three wastewater treatment plants were chosen to have an actual point of view on the occurrence of estrogens on the urban wastewater and their removal. First of all, estrogenic activity of the influent, effluent samples, and sludge were investigated using in vitro test (Yeast Estrogen Screen, YES) to evaluate variability in the estrogenic activity that can be attributed to estrogenic contaminants.

The occurrence of five parabens among most used ones in pharmaceutical and food corporations (bénzylparabène, buthylparabène, ethylparabène, propylparabène and méthylparabène), were assessed using HPLC/DAD. Sludge showed the highest estrogenic activity with an EC50 (half maximum effective concentration) between 1E−07 M and 1E−09 M EEQ (estradiol equivalent). This activity is enough to induce endocrine disruption in the aquatic organisms. On the other hand, HPLC-DAD analysis showed the presence of the five investigated parabens in the influent and effluent samples. Those compounds were detected in water (mg.L⁻¹), suspended matters (μg.L⁻¹) and accumulates in sludge (mg.g⁻¹).

This is the first study reporting the presence of parabens in Tunisian wastewater and the ability to associate this “pollution” to hormonal activity in the three matrices mentioned above, especially the sludge, which is often used in some agricultural activities.