Abstracts
Résumé
L’évaluation globale des résultats d’analyses physico-chimiques de certaines sources d’eaux d’alimentation, situées dans le bassin versant de l’oued Nil dans la ville de Jijel, met en évidence un profil de concentration du plomb et du cadmium qui dépasse de loin les normes requises. Dans l’objectif d’étudier les effets sous-jacents de la concentration la plus élevée détectée de ces deux métaux sur les biomarqueurs du stress oxydant, quatre lots de rats mâles adultes ont été exposés, via l’eau de boisson, à des concentrations ×0, ×1, ×10 et ×100 les concentrations environnementales du plomb et du cadmium, détectées dans les échantillons de l’eau analysée, pendant quatre semaines. L’évaluation toxicologique a montré une réponse biochimique caractérisée par une augmentation hautement significative des taux cytosoliques et mitochondriaux de la superoxyde dismutase chez les rats exposés aux concentrations ×10 et ×100 du mélange plomb-cadmium par rapport aux rats exposés à la concentration ×0. Les résultats de notre étude indiquent une diminution très significative de l’activité de la catalase dans les cytosols et les mitochondries pour le niveau d’exposition ×1 et hautement significative pour les niveaux d’exposition ×10 et ×100. La diminution du glutathion réduit dans les cytosols pour les niveaux d’exposition ×10 et ×100 traduit l’altération des mécanismes des défenses non enzymatiques. Une atteinte très sévère des membranes biologiques dans les mitochondries et les cytosols est objectivée par une augmentation des taux du malondialdéhyde pour tous les niveaux d’exposition de ×1 à ×100.
Mots-clés :
- Oued Nil,
- plomb,
- cadmium,
- eaux d’alimentation,
- stress oxydant
Abstract
Physico-chemical analyses of water collected in the Nile wadi catchment in the city of Jigel, Algeria, revealed concentrations of cadmium and lead that far exceeded drinking water standards. To study the effects of the highest detected concentration on oxidative stress biomarkers, drinking water containing a mixture of lead and cadmium at the concentrations detected in the field (and at concentrations 10x and 100x higher) was given to four groups of adult male rats over a period of four weeks. The toxicological evaluation showed a biochemical response characterized by a highly significant increase in the cytosolic and mitochondrial concentrations of superoxide dismutase, a very significant decrease in cytosolic and mitochondrial catalase, a highly significant decrease in the levels of cytosolic reduced glutathion (reflecting a deterioration of non-enzymatic mechanisms of defence against oxidative stress), and a significant increase in cytosolic and mitochondrial concentrations of malondialdehyde (suggesting a severe attack on the biological membranes of the mitochondria and other organelles).
Keywords:
- Nile wadi basin,
- lead,
- cadmium,
- drinking water,
- oxidative stress
Appendices
5. Références bibliographiques
- AFALFIZ A., B. GUY. et B. SEMOURD (1998). Étude métallogénique des indices minéralisés à Fe, Pb, Zn, Cu, Ba, Ag dans les métacarbonates du socle métamorphique de la région de Taher (Jijel) Algérie. Mém. Serv. Géol. Alg., 9, 57-76.
- ASUBIOJO O.I., N.A. NKONOA, A.O. OGUNSUAB, A.F. OLUWOLEl, N.I. WARDD, O.A. AKANLEE et N.M. SPYR (1997). Trace elements in drinking and groundwater samples in Southern Nigeria. Sci. Total Environ., 208, l-8.
- ATLI G.A., O. ALPTEKINl, S. TUKE et M. CANLI (2006).Response of catalase activity to Ag+, Cd2+, Cr6+, Cu2+ and Zn2+ in five tissues of freshwater fish Oreochromis niloticus. Comp. Biochem. Physiol. C., 143, 218-224.
- BEAUCHAMP C. et I. FRIDOVICH (1971). Assay of superoxide dismutase. Anal. Biochem., 4, 276-287.
- CIDU R., R. BIDDAU et L. FANFANI (2009). Impact of past mining activity on the quality of groundwater in SW Sardinia (Italy). J. Geochem. Explor., 100, 125-132.
- CLAIBORNE A. (1985). Catalase activity. Dans : CRC Handbook of methods for oxygen radical research. GREENWALD R.A. (Éditeur), CRC Press, Boca Raton, FL, USA, pp. 283-284.
- ELLMAN G. (1959). Plasma antioxydants. Arch. Biochem. Biophys., 82, 70-77.
- FATIH FIDAN A., L. HAKKI CIGERCI, M. KONUK, I KUCUKKURT, R. ASLAN et Y. DUNDAR (2008). Determination of some heavy metal levels and oxidative status in Carassius carassius L., 1758 from Eber Lake, Environ. Monit. Assess., 147, 35-41.
- FOWLER B.A., M.H. WHITTAKER, M. LIPSKY, G. WANG, et X.W. CHEN (2004). Oxidative stress induced by lead, cadmium and arsenic mixtures: 30-days, 90-days, and 180-days drinking water studies in rats: an overview. Biometals, 17, 567–568.
- GRAY D.A., J.D. MATHER et I.B. HARRISON (1974). Review of groundwater pollution from waste disposal sites in England and Wales, with provisional guidelines for future site selection. Quat. J. Eng. Geol. Hydrol., 7, 181-196.
- GURER H. et N. ERCAN (2000). Can antioxidants be bene?cial in the treatment of lead poisoning? Free Radic. Biol. Med., 29, 927-45.
- HARTE J., C. HOLDERN, R. SCHNEIDE et C. SHIRLEY (1991). Toxics A to Z guide to everyday pollution hazards. University of California Press. Oxford, England, 478 p.
- IQBAL M., S.D. SHARMA, Y. OKAZAKI, M. JUJISAWA et S. OKADA (2003). Dietary supplementation of curcumin enhanced antioxidant and phase II metabolizing enzymes in ddY malE mice: Possible role in protection against chemical carcinogenesis and toxicocity. Pharmacol. Toxicol., 92, 33-38.
- JADHAV S.S., S.N. SARKAR, G.C. RAM et H.C. TRIPATHI (2007). Immunosuppressive effect of subchronic exposure to a mixture of eight heavy metals, found as groundwater contaminants in different areas of India, through drinking water in male rats. Arch. Environ. Contam. Toxicol., 53, 450-458.
- JORIS M.A. (2005). Études biochimiques et génétiques de la réponse adaptative de mollusques face aux contaminations métalliques et au stress oxydant. Thèse de doctorat, Univ. de Bordeaux I, France, 265 p.
- LAGADIC L. (1999). Biomarkers in invertebrates: Evaluating the effects of chemicals on populations and communities from biochemical and physiological changes of individuals. Dans : Biomarkers: A Pragmatic Basis for Remediation of Severe Pollution in Eastern Europe. D.B. PEAKALL, C.H. WALKER et P. MIGULA (Éditeurs) Kluwer Acad. Publ., London, UK, pp. 153-175.
- LAVERGREN U., M.E. ASTRÖM, H. FALK, B. BERGBÄCK (2008). Metal dispersion in groundwater in an area with natural and processed blackshale – Nationwide perspective and comparison with acid sulfate soils. Appl. Geochem., 24, 359-369.
- LEHTIHET A. (1983). Étude hydrogéologique de la plaine alluviale de l’oued Nil (région de Jijel). Mémoire d’ingénieur d’État en hydrogéologie, Univ. Houari Boumédiene-Alger, Algérie, pp. 60-65.
- LIGERET H., S. BARTHELEMY, R. ZINI, J.P. TILLEMENT, S. LABIDALLE et D. MORIN (2004). Effect of curcumin and curcumin derivatives on mitochondrial permeability transition pore. Free Radic. Biol. Med., 36, 919-929.
- LOPEZ E., C.M.J. AACE, M.J. OSET-GASQUE, S. CANADAS et M.P. GONZALEZ (2006). Cadmium induced reactive oxygen species generation and lipid peroxidation in cortical neurons in culture. Free Radic. Biol. Med., 40, 940-951.
- LOWRY O., N. ROSEBROUGH, A. FARR et R. RANDALL (1951). Protein measurement with the folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 193, 265-275.
- MASSO E.L., L. CORREDOR et M.T. ANTONIO (2007). Oxidative damage in liver after perinatal intoxication with lead and/or cadmium. J. Trace Elem. Med. Biol., 21, 210-216.
- MOREIRA G.E., G.I. ROSA, S.B. BARROS, V.C. VASSILEIFF et I. VASSILEIFF (2001). Antioxidant defence in rat brain regions after developmental lead exposure. Toxicol., 169, 145-51.
- NIGAM D., G.S. SHUKLA et A.K. AGARWAL (1999). Glutathione depletion and oxidative damage in mitochondria following exposure to cadmium in rat liver and kidney. Toxicol. Lett., 106, 151-7.
- OKHAWA H., N. OHISHI et K. YAGI (1979). Assay of lipid peroxides in animal tissue by thiobarbituric reaction. Anal. Biochem., 95, 351-358.
- OMS (2004). Directive de qualité de l’eau de boisson : 3e édition. Vol 1 : recommandations OMS. Genève, 11 p.
- PATRA R.C., D. SWARUP et S.K. DWIVEDI (2001). Antioxidant effects of a-tocopherol, ascorbic acid and L-methionine on lead induced oxidative stress to the liver, kidney and brain in rats. Toxicol., 162, 81-8.
- QUEMERAIS B. et D. COSSA (1997). Procedures for sampling and analysis of mercury in natural water. Environment Canada-Quebec region, Environmental Conservation, St. Lawrence Centre, Scientific and Technical Report, ST-31E, 34 p.
- Rapport national MEDPOL (2005). Rapport relatif au plomb et cadmium. Ministère de l’Aménagement du territoire, de l’Eau et de l’Environnement. Direction de la surveillance et de la prévention des risques, 7130, Royaume du Maroc, 23 p.
- YANG, R.S.H. et e.j. rauckman (1987). Toxicological studies of chemical mixtures of environmental concern at the National Toxicology Program: Health effects of groundwater contaminants. Toxicol., 47, 15-34.
- RAZOWSKA L. (2001). Changes of groundwater chemistry caused by the ?ooding of ironmines (Czestochowa Region, Southern Poland). J. Hydrol., 244, 17-32.
- REES T.J. (1993). Glutathione-S-transferase as a biological marker of aquatic contamination. Thèse de Doctorat, Univ. Portsmouth, U.K in collaboration with the Water Research Center, Henley, UK. August, pp. 44-50.
- RÜGGE K., P.L. BJERG et T.H CHRISTENSEN (1995). Distribution of organic compounds from municipal solid waste in groundwater downgradient of a landfill (Grindsted, Denmark). Environ. Sci. Technol., 29, 1395-1400.
- RUSTIN P., D. CHRETI, T. BOURGERON, B. GERARD, A.G. ROTIG, G.M. SAUDUBRAY et A. MUNNICH (1994). Biochemical and molecular investigation in respiratory chain deficiencies. Clin. Chim. Acta., 228, 35-51.
- SILVESTRE F. (2005). Réponse à un stress environnemental induit par le cadmium chez un crustacé euryhalin : Ericheir sinensis. Approche intégrative incluant une analyse de protéine. Thèse de doctorat, Univ. Notre-Dame de la Paix, France, 72 p.
- STOHS S.J. et D. BAGHI (1995). Oxidative mechanisms in the toxicity of metal ions. Free Radic. Biol. Med., 18, 21-36.
- TOPPI D.S. et R. GABBRIELI (1999). Response to cadmium in higher plants. Environ. Exp. Bot., 41, 105-130.
- VALCO M., J.C. PIHODES, J. MONCOL, M. IZATOVIC et M. MAZUR (2006). Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress induced cancer. Chem.-Biol. Interact., 160, 1-40.
- WANG G. et B.A. FOWLER (2008). Roles of biomarkers in evaluating interactions among mixtures of lead, cadmium and arsenic. Toxicol. Appl. Pharmac., 233, 92-99.
- ZHANG H., D. MA, Q. DIE et X. CHEN (1999). An approach to studying heavy metal pollution caused by modern city development in Nanjinga, China. Environ. Geol., 38, 223-228.