Méthode d’essai biologique servant à mesurer l’inhibition de la croissance de la plante macroscopique dulcicole : textes préliminaires

Texte préliminaire

• Commentaires
• Avis de révision
• Résumé
• Avant-propos
• Abréviations et formules chimiques
• Terminologie
• Remerciements

Commentaires

Adresser les commentaires sur la teneur du présent rapport à :

Richard Scroggins, chef
Division des méthodes biologiques
Centre de technologie environnementale Environnement Canada
335, River Road
Ottawa (Ontario) K1A 0H3

Lisa Taylor, gestionnaire
Section de l’élaboration et de l’application des méthodes
Environnement Canada
335, River Road
Ottawa (Ontario) K1A 0H3

Avis de révision

Le présent document a été révisé par le personnel de la Direction générale de l’avancement des technologies environnementales d’Environnement Canada, et sa publication a été autorisée. La mention d’appellations commerciales ou de produits offerts sur le marché ne constitue ni une recommandation ni une approbation quant à l’emploi de ces produits de la part d’Environnement Canada.

Résumé

Le présent rapport décrit la méthode d’essai biologique recommandée par Environnement Canada pour les essais toxicologiques mesurant l’inhibition de la croissance de la plante macroscopique aquatique Lemna minor. Cette deuxième édition de la méthode SPE 1/RM/37 remplace la première édition, publiée en 1999. Elle comporte de nombreuses modifications procédurales, de même que des conseils et des instructions à jour concernant la conduite de la méthode d’essai biologique.

L’essai se déroule à 25 ± 2 °C; les récipients d’essai renferment au moins 100 mL de la solution expérimentale et deux plantes à trois thalles. On peut utiliser des concentrations multiples s’il s’agit de déterminer le seuil à partir duquel s’exerce un effet, ou une seule concentration s’il s’agit d’un essai réglementaire à résultat unique (satisfaisant ou non satisfaisant). Au moins trois récipients d’essai de répétition sont utilisés par traitement pour un essai à une seule concentration, et au moins quatre récipients d’essai de répétition par traitement pour un essai à concentrations multiples. Dans le cas d’un essai à concentrations multiples, on peut également avoir recours à un nombre inégal de répétitions par traitement (soit six par traitement pour le ou les témoins, quatre pour chacune des trois à cinq concentrations les plus basses et trois pour chacune des quatre ou cinq concentrations les plus élevées).

L’essai peut se dérouler dans des conditions statiques (sans renouvellement de la solution d’essai) ou dans des conditions de renouvellement intermittent. On recommande comme mode opératoire normalisé l’essai en conditions statiques, le renouvellement intermittent étant recommandé quand la concentration de la substance d’essai (ou d’un ingrédient biologiquement actif) risque de diminuer notablement (à >20 %) au cours de l’essai, auquel cas il faut remplacer les solutions au moins tous les trois jours pendant l’essai. Les paramètres à mesurer sont le nombre de thalles et la masse sèche de ces dernières au terme d’un essai toxicologique de 7 jours.

Le présent document décrit la méthode de culture de L. minor en laboratoire, de même que les conditions et les modes opératoires généraux ou universels pour mesurer les effets de diverses matières ou substances sur la croissance de cette macrophyte. Le lecteur y trouvera la description des conditions et des modes opératoires propres à la nature des échantillons (substance chimique, effluent, élutriat, lixiviat ou eau réceptrice), de même que des instructions et des exigences sur les éléments suivants : l’appareillage, les installations, la manipulation et l’entreposage des échantillons, la préparation des solutions expérimentales et la mise en route des essais, les conditions précises dans lesquelles se déroulent ces derniers, les observations à faire et les mesures à prendre, les paramètres à mesurer, les méthodes de calcul, la validation des essais, l’emploi de toxiques de référence.

Avant-propos

Le présent document fait partie d’une collection de méthodes recommandées pour la mesure et l’évaluation de l’effet ou des effets toxiques de l’exposition d’une seule espèce d’organisme aquatique ou terrestre à des échantillons de substances ou de matières toxiques ou susceptibles d’être toxiques dans des conditions de laboratoire contrôlées et définies. Environnement Canada a évalué les méthodes recommandées et en préconise l’emploi :

• dans ses laboratoires d’écotoxicité;
• pour les essais qu’il donne en sous-traitance ou qui sont demandés par des organismes ou des entreprises de l’extérieur;
• en l’absence d’instructions plus précises, comme dans les règlements;
• en vue de l’élaboration d’instructions très explicites, comme celles qui pourraient être exigées dans un protocole réglementaire ou une méthode de référence normalisée.

Les différents types d’essais faisant partie de la collection ont été choisis parce qu’ils répondent aux besoins des programmes de protection et de gestion de l’environnement que mène le ministère. Les documents de la collection ont pour objet d’orienter les utilisateurs et de faciliter la mise en œuvre de procédures cohérentes, pertinentes et intégrées en vue d’obtenir des données sur la toxicité, pour les organismes aquatiques ou terrestres, d’échantillons de substances ou matières d’essai destinées à être dispersées dans l’environnement ou présentes dans l’environnement. Selon la ou les méthodes choisies et le milieu naturel visé, les substances ou matières dont la toxicité doit être mesurée pourraient comprendre des échantillons de substances ou de produits chimiques, d’un effluent, d’un élutriat, d’un lixiviat, d’une eau réceptrice, d’un sédiment ou d’une matière particulaire semblable, ou encore d’un sol ou d’une matière particulaire semblable. On trouvera à l’annexe H du présent document la liste des méthodes d’essai biologique et des documents à l’appui publiés jusqu’à maintenant par Environnement Canada dans le cadre de cette collection.

Les termes définis dans la section « Terminologie » sont en italique lorsqu’ils sont mentionnés pour la première fois dans le texte, conformément à la définition qui en est donnée ici. L’italique sert également à mettre en évidence ces termes et certains autres.

Abréviations et formules chimiques

ANOVA

analyse de la variance

CaCl₂

chlorure de calcium

Ca(NO₃)₂

nitrate de calcium

CE₅₀

concentration efficace médiane

CE_p

concentration efficace correspondant à un pourcentage d’effet (précisé)

CMEO

concentration minimale avec effet observé

CSEO

concentration sans effet observé

CI_p

concentration inhibitrice correspondant à un pourcentage d’effet (précisé)

cm

centimètre

CoCl₂

chlorure de cobalt

Co(NO₃)₂

nitrate de cobalt

CuCl₂

chlorure de cuivre

CuSO₄

sulfate de cuivre

CV

coefficient de variation

EDTA

acide éthylènediamine-tétracétique (C ₁₀H ₁₆O ₈N ₂)

ET

écart-type

FeCl₃

chlorure ferrique

g

gramme

g/kg

gramme par kilogramme

g/L

gramme par litre

h

heure

H₃BO₃

acide borique

HCl

acide chlorhydrique

H₂O

eau

KCl

chlorure de potassium

kg

kilogramme

KH₂PO₄

phosphate monopotassique anhydre

K₂HPO₄

phosphate dipotassique

KNO₃

nitrate de potassium

KOH

hydroxyde de potassium

kPa

kilopascal

L

litre

m

mètre

^MC

marque de commerce

mg

milligramme

MgCl₂

chlorure de magnésium

MgSO₄

sulfate de magnésium

min

minute

mL

millilitre

mm

millimètre

MnCl₂

chlorure de manganèse

MOPS

acide 4-morpholinepropanesulfonique

mS/m

millisiemens par mètre

N

normal

Na₂CO₃

carbonate de sodium

Na₂EDTA

acide éthylènediamine-tétracétate disodique (C ₁₀H ₁₄N ₂O ₈ · 2H ₂O)

Na₂MoO₄

molybdate de sodium

Na₄EDTA

acide éthylènediamine-tétracétate tétrasodique (C ₁₀H ₁₂N ₂O ₈ · 2H ₂O)

NaCl

chlorure de sodium

NaHCO₃

bicarbonate de sodium

NaNO₃

nitrate de sodium

nm

nanomètre

NaOH

hydroxyde de sodium

s

seconde

spp

espèces

SRC

Saskatchewan Research Council

UTCC

Collection de cultures de l’Université de Toronto

v/v

rapport de volume à volume

ZnCl₂

chlorure de zinc

ZnSO₄

sulfate de zinc

µg

microgramme

µm

micromètre

µmol/(m² · s)

micromole par mètre carré et par seconde

µmhos/cm

micromhos par centimètre

°C

degré Celsius

>

plus de

<

moins de

≥

plus de ou égal à

≤

moins de ou égal à

±

plus ou moins

/

par; peut aussi signifier « ou » (p. ex. eau témoin/de dilution)

~

environ

≅

approximativement égal à

%

pourcentage ou pour cent

‰

parties par millier

% I

pourcentage d’inhibition de la croissance

Terminologie

Nota : Toutes les définitions ci-dessous s’inscrivent dans le contexte des procédures décrites dans le présent rapport; elles pourraient ne pas être adaptées à d’autres contextes.

Verbes auxiliaires

L’auxiliaire doit (doivent) exprime l’obligation absolue.

L’auxiliaire devrait (devraient) et le conditionnel d’obligation (il faudrait, etc.) expriment une recommandation ou la nécessité de respecter dans la mesure du possible la condition ou la méthode.

L’auxiliaire peut (peuvent) exprime l’autorisation ou la capacité d’accomplir une action.

L’auxiliaire pourrait (pourraient) indique la possibilité ou l’éventualité.

Termes techniques

Acclimatation - Adaptation physiologique à une valeur précise d’un ou de plusieurs facteurs environnementaux, comme la température. Ce terme s’applique généralement à des conditions contrôlées en laboratoire.

Axénique - Se dit d’un élevage, d’une culture ou d’un organisme totalement exempts de cellules ou d’organismes vivants appartenant à une autre espèce.

Biomasse - Masse sèche totale d’un groupe de végétaux ou d’animaux.

Chlorose - Perte de la chlorophylle (jaunissement) du tissu végétal (p. ex. d’un thalle).

Clone - Groupe d’individus se reproduisant végétativement (par mitose) à partir d’un seul ancêtre (c.-à-d. un thalle).

Colonie - Groupe formé du thalle mère et des thalles filles (habituellement deux à quatre) unis les uns aux autres. Le terme plante est parfois utilisé pour désigner une colonie.

Conductivité - Expression numérique de la capacité d’une solution aqueuse de conduire l’électricité. Cette capacité dépend des concentrations des ions en solution, de leur valence et de leur mobilité ainsi que de la température de la solution. La conductivité est mesurée à 25 °C et exprimée en millisiemens par mètre (mS/m) ou en micromhos par centimètre (µmhos/cm); 1 mS/m = 10 µmhos/cm.

Conformité - Respect des règlements ou des exigences gouvernementales en matière de permis.

Croissance - Accroissement de la taille ou de la masse d’un organisme par suite de la formation de nouveaux tissus. Dans la présente méthode, désigne l’augmentation du nombre de thalles au cours de la période d’essai, de même que de la masse sèche des thalles à la fin de l’essai.

Culture - Stock d’organismes cultivés en laboratoire dans des conditions définies et contrôlées pendant une génération ou plus afin d’obtenir des sujets d’expérience en bonne santé. Ce terme désigne également l’activité visant à produire de tels sujets à partir d’une génération ou plus dans des conditions définies et contrôlées.

Culture d’essai - Culture établie à partir d’organismes isolés de la culture mère, pour fournir des végétaux que l’on utilisera dans un essai toxicologique. Dans le présent rapport, désigne les cultures de Lemna spp. de 7 à 10 jours, conservées dans un milieu Hoagland modifié et transférées dans de l’eau témoin/de dilution pour une période d’acclimatation de 18 à 24 h.

Culture fille - Culture en laboratoire d’un organisme donné, obtenue à partir d’une culture préexistante, telle que la culture mère.

Culture mère - Culture permanente, en laboratoire, d’un organisme d’essai donné, dans laquelle on choisit les sujets qui serviront au démarrage de cultures expérimentales distinctes.

Dispersant - Substance chimique abaissant la tension superficielle entre l’eau et une substance hydrophobe (p. ex. l’huile), ce qui facilite la dispersion de la substance ou de la matière hydrophobe dans l’eau sous forme d’émulsion.

Émulsifiant - Substance chimique facilitant le mélange fin (sous forme de minuscules gouttelettes), dans l’eau, d’une substance ou d’une matière par ailleurs hydrophobe.

Floculation - Formation d’un précipité non consolidé (c.-à-d. d’un floc) dans une solution.

Gibbosité - Anomalie donnant aux thalles un aspect bosselé ou gonflé.

Lux - Unité d’éclairement mesurant l’intensité lumineuse par mètre carré. 1 lux = 0,092 9 pied-bougie et 1 pied-bougie = 10,76 lux. Pour convertir des lux en flux quantique [µmol/(m² · s)], il faut connaître la qualité spectrale de la source lumineuse. Les conditions de luminosité ou l’irradiance sont exprimées sous forme de flux quantique (débit de fluence photonique) dans la gamme de longueurs d’onde photosynthétiquement efficaces d’environ 400 à 700 nm. Le lien entre flux quantique et lux (ou pied-bougie) varie énormément en fonction de la source lumineuse, du photomètre utilisé, de la disposition géométrique et des réflexions possibles (v. ASTM, 1995). Néanmoins, le facteur de conversion entre flux quantique et lux pour une lumière fluorescente en spectre continu est approximativement donné par la relation 1 lux ≅ 0,016 µmol/(m² · s) (Deitzer, 1994; Sager et McFarlane, 1997).

Méthode de référence - Protocole conçu spécifiquement pour la mise en œuvre d’un essai de toxicité, c’est-à-dire une méthode d’essai biologique comportant un ensemble explicite de procédures et de conditions d’essai exposé avec précision dans un document écrit et dont sont convenues formellement les parties en cause. Contrairement à d’autres méthodes d’essai biologique polyvalentes (génériques) publiées par Environnement Canada, les méthodes de référence sont souvent réservées aux essais associés à des règlements particuliers.

Nécrose - Mort (c.-à-d. apparition de taches brunes ou blanches) du tissu des thalles.

pH - Logarithme négatif de l’activité des ions hydrogène exprimée en équivalents grammes par litre. La valeur du pH indique le degré ou l’intensité des réactions tant acides qu’alcalines sur une échelle de 0 à 14, le nombre 7 représentant la neutralité, les nombres inférieurs à 7, des réactions de plus en plus acides, et les nombres supérieurs à 7, des réactions de plus en plus alcalines.

Photopériode - Durée de l’éclairement (et de l’obscurité) sur 24 h.

Pourcentage (%) - Concentration exprimée en parties par centaine. Un pour cent (1 %) d’une substance représente une unité ou partie d’une matière ou d’une substance (p. ex. substance chimique, effluent, élutriat, lixiviat ou eau réceptrice) diluée dans l’eau ou un autre milieu pour constituer en tout 100 parties. Les concentrations peuvent être préparées selon un rapport de volume à volume, de masse à masse ou encore, ce qui est moins précis, de masse à volume, et sont exprimées sous forme de pourcentage de la substance ou de la matière d’essai dans la solution finale.

Précipitation - Formation d’un solide (le précipité) à partir d’une partie ou de la totalité des constituants dissous d’une solution.

Prétraitement - Traitement d’un échantillon ou d’une dilution de cet échantillon avant d’y exposer les organismes d’essai.

Protocole - Document exposant avec précision l’ensemble des marches à suivre pendant un essai et dont sont convenues formellement les parties en cause.

Radicelle - Partie de Lemna spp. structurellement semblable à une racine.

Repiquage - Démarrage d’une culture expérimentale distincte, à partir de la culture mère.

Salinité - Quantité totale (exprimée en grammes) de matière solide dissoute dans 1 kg d’eau de mer. Elle est déterminée une fois que tous les carbonates ont été convertis en oxydes, que le bromure et l’iodure ont été remplacés entièrement par du chlorure et que toute la matière organique a été oxydée. On peut également mesurer la salinité directement à l’aide d’un salinomètre, d’un conductivimètre ou d’autres moyens (v. APHA et coll., 1989). La salinité est habituellement exprimée en grammes par kilogramme (g/kg) ou en parties par millier (‰).

Souche - Groupe qui, à l’intérieur d’une espèce conservée en culture, possède des caractéristiques morphologiques, physiologiques ou culturales plus ou moins distinctes.

Surfactif - Substance chimique tensioactive (p. ex. un détergent) qui, lorsqu’on l’ajoute à un liquide non aqueux, abaisse la tension superficielle et facilite la dispersion de la substance dans l’eau.

Surveillance - Vérification périodique (p. ex. quotidienne, hebdomadaire, mensuelle, trimestrielle) de la qualité, ou collecte et communication de l’information. Dans le présent rapport, le terme désigne soit la vérification périodique et la mesure de certaines variables biologiques ou de variables relatives à la qualité de l’eau, soit le prélèvement d’échantillons d’effluent, d’élutriat, de lixiviat ou d’eau réceptrice aux fins de la mesure de leur toxicité.

Thalle - Structure foliacée individuelle de la lenticule mineure (aussi appelée petite lentille d’eau). C’est la plus petite unité (ou individu) capable de se reproduire.

Turbidité - Mesure dans laquelle la clarté de l’eau est réduite par la présence de particules en suspension ou d’autres matières qui diffusent et absorbent la lumière plutôt que de la transmettre en ligne droite à travers l’échantillon. Cette caractéristique est généralement exprimée en unités de turbidité néphélométrique.

Vitesse de croissance - Vitesse à laquelle la biomasse s’accroît.

Termes relatifs aux matières ou substances d’essai

Coefficient de dilution - Quotient de deux concentrations successives [p. ex. 0,32 mg/L ÷ 0,1 mg/L = 3,2 (le coefficient de dilution)].

Eau d’amont - Eau de surface (p. ex. d’un cours d’eau ou d’un lac) ne subissant pas l’influence de l’effluent (ou d’une autre matière ou substance d’essai), parce qu’elle en est éloignée en direction opposée au courant ou qu’elle s’en trouve suffisamment loin perpendiculairement au courant.

Eau de dilution - Eau ou, dans le présent rapport, milieu expérimental servant à diluer une substance ou une matière d’essai à différentes concentrations aux fins d’un essai toxicologique.

Eau désionisée - Eau que l’on a purifiée pour en extraire les ions en solution en la faisant passer dans des colonnes de résine ou dans un système d’osmose inverse.

Eau distillée - Eau ayant été traitée dans un appareil de distillation en verre borosilicaté ou autre matériau pour la débarrasser de ses impuretés.

Eau réceptrice - Eau de surface (p. ex. d’un cours d’eau ou d’un lac) dans laquelle ont été rejetées ou sont sur le point d’être rejetées des matières résiduaires (p. ex. elle est immédiatement en amont du point de rejet). Il faut en donner une description étoffée pour préciser ce dont il s’agit.

Eau réceptrice enrichie de nutriments - Échantillon d’eau réceptrice à laquelle on a ajouté, dans les mêmes concentrations, les nutriments servant à préparer le milieu expérimental (p. ex. l’eau réceptrice destinée à servir d’eau témoin/de dilution au cours des essais sur les effluents est enrichie à l’aide des solutions mères nutritives APHA modifiées, désignées par les lettres A, B et C, à raison de 10 mL par 1 000 mL d’eau réceptrice) avant la préparation des solutions d’essai.

Eau témoin/de dilution - Eau ou, dans le présent rapport, milieu expérimental servant à préparer le traitement témoin et/ou à diluer la matière ou substance d’essai.

Eau usée - Terme général englobant les effluents, les lixiviats et les élutriats.

Eau usée enrichie de nutriments - Échantillon d’eau usée à laquelle on a ajouté, dans les mêmes concentrations, les nutriments servant à préparer le milieu expérimental (p. ex. l’effluent est enrichi à l’aide des solutions mères nutritives APHA modifiées, désignées par les lettres A, B et C, à raison de 10 mL par 1 000 mL d’effluent) avant la préparation des solutions d’essai.

Échantillon pour essai - Échantillon aqueux soumis à un essai. Il peut provenir de solutions mères ou être prélevé dans des effluents, des élutriats, des lixiviats ou des eaux réceptrices.

Effluent - Tout déchet liquide (p. ex. industriel, urbain) rejeté dans le milieu aquatique.

Élutriat - Solution aqueuse obtenue après addition d’eau à une substance ou une matière solides (p. ex. sol ou sédiment contaminés, stériles, boues de forage, matières draguées), par brassage du mélange, par centrifugation et filtration de celui-ci ou par décantation du surnageant.

Essai toxicologique de référence - Essai effectué à l’aide d’un toxique de référence parallèlement à un essai de toxicité afin d’évaluer la sensibilité des organismes et/ou la précision et la fiabilité des résultats obtenus par le laboratoire pour cette substance chimique au moment où l’on évalue la matière ou la substance d’essai. Toute déviation par rapport à une plage normale préétablie indique que la sensibilité des organismes d’essai ainsi que le rendement et la précision de l’essai sont suspects.

Lixiviat - Eau, usée ou non, ayant traversé une colonne de sol ou de déchets solides dans l’environnement.

Matière - Substance dont est faite une chose. Ses caractéristiques seraient plus ou moins uniformes. Un effluent, un lixiviat, un élutriat ou une eau de surface sont des matières. Habituellement, une matière renferme un nombre plus ou moins grand de substances.

Milieu - Eau désionisée ou distillée sous verre (eau de type 1 de l’ASTM) à laquelle on a ajouté des substances chimiques de qualité réactif. L’eau douce artificielle ainsi obtenue est exempte de contaminants.

Milieu d’essai ou milieu expérimental - Milieu synthétique complet de culture (dans le cas qui nous occupe, milieu APHA modifié, milieu SIS ou milieu Steinberg modifié) qui permet la croissance des végétaux d’essai pendant leur exposition à la substance d’essai. Cette dernière est normalement mélangée avec le milieu d’essai ou diluée dans celui-ci.

Produit chimique - V. substance chimique

Solution d’essai - Solution aqueuse consistant en une concentration particulière d’un échantillon pour essai. Dans la présente méthode, la substance d’essai ou l’eau usée est diluée dans le milieu d’essai ou dans l’eau réceptrice d’amont enrichie avant d’être soumise à l’essai.

Solution mère - Solution aqueuse concentrée de la substance ou de la matière d’essai, ou encore des substances chimiques utilisées pour préparer le milieu de croissance/d’essai. On ajoute des quantités mesurées d’une solution mère à l’eau de dilution pour préparer les concentrations voulues de la solution d’essai ou du milieu expérimental.

Substance - Matière particulière ayant des propriétés plus ou moins uniformes. Le terme a un sens plus restreint que matière et pourrait désigner une substance chimique (p. ex. un élément) ou un produit chimique donnés.

Substance chimique - Dans le présent rapport, tout élément, composé, préparation ou mélange d’une substance qui pourraient se trouver associés à l’eau, y être mélangés ou y être déposés.

Témoin - Dans une enquête ou une étude, variante expérimentale reproduisant toutes les conditions et tous les facteurs qui pourraient influer sur les résultats, sauf la condition particulière étudiée. Dans un essai de toxicité, le témoin doit reproduire toutes les conditions du ou des traitements d’exposition, mais il ne doit pas renfermer de matière ou de substance d’essai contaminée. Le témoin sert à vérifier l’absence de toxicité attribuable aux conditions de base de l’essai (p. ex. la qualité de l’eau de dilution, la santé des organismes d’essai ou les effets dus à la manipulation de ces derniers).

Toxique de référence - Étalon chimique permettant d’établir la fiabilité des données sur la toxicité d’une matière ou d’une substance d’essai. Dans la plupart des cas, on procède à un essai de toxicité au moyen d’un toxique de référence afin d’évaluer la sensibilité des organismes au moment où l’on évalue la matière ou la substance d’essai ainsi que la précision et la fiabilité des résultats obtenus à l’égard de cette substance.

Termes relatifs aux statistiques  et à la toxicologie

À renouvellement  intermittent - Se dit d’un essai toxicologique au cours duquel les solutions d’essai sont renouvelées (remplacées) périodiquement (p. ex. à des intervalles donnés) pendant la durée de l’essai. Syn. : à renouvellement périodique.

Aigu - Qui se manifeste à l’intérieur d’une période d’exposition relativement courte (secondes, minutes, heures, quelques jours) par rapport à la durée de vie de l’organisme d’essai. Un effet toxique aigu serait provoqué et observable au cours de cette période.

Carte de contrôle - Graphique servant à suivre l’évolution des effets mesurés d’un toxique de référence. La date de l’essai se trouve sur l’axe horizontal; sur l’axe logarithmique vertical, on porte la concentration à laquelle l’effet est observé.

CE₅₀ ou concentration efficace médiane - Concentration d’une matière dans une eau (exprimée en mg/L, p. ex.), un sol ou un sédiment (exprimée en mg/kg, p. ex.), qui est censée avoir un effet toxique défini chez 50 % des organismes d’essai. Dans la plupart des cas, la CE₅₀et ses limites de confiance à 95 % sont dérivées de l’analyse statistique des pourcentages d’organismes chez lesquels un effet donné se fait sentir à diverses concentrations expérimentales, après une période fixe d’exposition. La durée de l’exposition doit être précisée (p. ex. CE₅₀ 72 h). La CE₅₀ sert à décrire des effets quantiques, létaux ou sublétaux, et non des effets quantitatifs (v. CI_p). D’autres pourcentages pourraient être utilisés; v. CE_p.

CE_p ou concentration efficace correspondant à un pourcentage d’effet (précisé) - Terme défini de la même façon que CE₅₀, sauf que le « p » peut prendre diverses valeurs, lesquelles doivent être précisées dans le cas d’essais ou de circonstances particuliers. Des responsables d’essai et certains organismes européens et internationaux, notamment, ont utilisé par erreur la CE_p pour désigner la CI_p, mais la distinction est importante et devrait être maintenue.

Chronique - Qui se produit à l’intérieur d’une période d’exposition relativement longue (semaines, mois ou années), habituellement une partie appréciable (p. ex. 10 % ou plus ) de la durée de vie d’un organisme. Un effet toxique chronique pourrait ne devenir observable qu’au bout d’une bonne partie de la durée de vie de l’organisme, bien qu’il puisse être provoqué par une exposition aiguë ou chronique à une substance toxique.

CI_p ou concentration inhibitrice correspondant à un pourcentage d’effet (précisé) - Estimation ponctuelle de la concentration d’une substance ou d’une matière d’essai qui provoque un pourcentage donné d’atteinte à une fonction biologique quantitative, comme la croissance. Par exemple, la CI₂₅  pourrait être la concentration estimative à laquelle la masse sèche des thalles sera inférieure de 25 % à celle des thalles témoins, à la fin de l’essai. Ce terme devrait être employé pour tout essai toxicologique visant à mesurer un effet quantitatif ou un rythme d’évolution, comme la masse sèche à la fin de l’essai. (Le terme CE₅₀, ou concentration efficace médiane, ne convient pas à ce type d’essai du fait qu’il est réservé aux mesures quantiques, c.-à-d. le nombre de sujets exposés chez lesquels un effet particulier est observé.)

CMEO ou concentration minimale avec effet observé - Concentration la plus faible d’une matière ou d’une substance d’essai à laquelle des organismes sont exposés, qui provoque chez ces organismes des effets nocifs observables et statistiquement significatifs. Par exemple, ce pourrait être la concentration minimale à laquelle la masse sèche des organismes exposés présente, à la fin de l’essai, un écart significatif par comparaison avec le témoin.

Coefficient de variation (CV) - Écart-type (ET) d’un ensemble de données divisé par la moyenne de l’ensemble de données, exprimé sous forme de pourcentage. Il est calculé selon la formule suivante :

• CV (%) = 100 × (ET ÷ moyenne)

CSEO ou concentration sans effet observé - Concentration la plus élevée d’une matière ou d’une substance d’essai à laquelle les organismes sont exposés et qui ne cause aucun effet nocif observable et statistiquement significatif. Par exemple, ce pourrait être la concentration la plus élevée à laquelle une variable observée, comme la masse sèche ou le nombre de thalles à la fin de l’essai, ne présente pas d’écart significatif par comparaison avec le témoin.

Effet stimulant - Désigne le rendement amélioré (c.-à-d. la « stimulation ») observé à une ou plusieurs concentrations expérimentales par rapport au rendement du traitement témoin. Dans le présent document, désigne spécifiquement l’amélioration du rendement : (i) à une ou plusieurs concentrations plus élevées mises à l’essai ou (ii) à toutes les concentrations mises à l’essai. L’hormèse est un sous-ensemble spécifique d’un effet stimulant. (v. aussi hormèse.)

Essai sans renouvellement des solutions - Essai toxicologique au cours duquel les solutions d’essai ne sont pas renouvelées pendant la durée de l’essai. Dans la présente méthode, on emploie parfois l’expression « en conditions statiques » pour désigner ce type d’essai.

Essai toxicologique ou essai de toxicité - Détermination de l’effet d’une substance ou d’une matière sur un groupe d’organismes choisis (p. ex. Lemna minor), dans des conditions définies. Un essai toxicologique en milieu aquatique permet habituellement de mesurer : a) la proportion des organismes atteints (essai quantique) et/ou b) l’intensité de l’effet observé (essai quantitatif), après exposition à des concentrations données d’une substance chimique, d’un effluent, d’un élutriat, d’un lixiviat ou d’une eau réceptrice.

Homoscédasticité - Dans le présent document, se dit de données dont le diagramme de dispersion se caractérise par une homogénéité des résidus. Ce terme s’applique lorsque la variance des résidus n’est pratiquement pas différente de celle de la variable indépendante (c.-à-d. les concentrations d’essai ou de traitement). Lorsqu’on effectue des analyses statistiques et que l’on évalue les résidus (p. ex. à l’aide du test de Levene), dans le cas de données d’essai affichant une homoscédasticité (c.-à-d. une homogénéité des résidus), on n’observe aucune différence importante dans la variance des résidus pour toutes les concentrations d’essai ou de traitement.

Hormèse - Phénomène par lequel de faibles concentrations de la matière ou de la substance d’essai stimulent le rendement des organismes d’essai, par comparaison avec les organismes témoins (autrement dit, il y a amélioration du rendement à une ou plusieurs faibles concentrations par comparaison avec le traitement témoin). Pour qu’il y ait hormèse, cette stimulation doit s’accompagner d’une inhibition à des concentrations expérimentales plus élevées. L’hormèse est un sous-ensemble spécifique d’un effet stimulant. (v. aussi effet stimulant.)

Identification des agents toxiques - Prétraitement systématique d’un échantillon (p. ex. rajustement du pH, filtration, aération), suivi d’essais toxicologiques. Une telle procédure permet d’identifier, dans un mélange complexe, l’agent ou les agents responsables au premier chef de la toxicité. L’essai toxicologique peut être létal ou sublétal.

Limite de contrôle de 95 % - Limite, calculée logarithmiquement, située à plus ou moins deux écarts-types (±2 ET), de part et d’autre de la moyenne géométrique historique des paramètres de mesure d’essais toxicologiques effectués avec un toxique de référence.

Moyenne géométrique - Moyenne de mesures répétées, calculée logarithmiquement. Elle a pour avantage d’atténuer l’influence qu’exercent les valeurs extrêmes sur la moyenne, comme lorsqu’une moyenne arithmétique est établie. On peut calculer la moyenne géométrique comme étant la racine énième du produit de « n » valeurs et, aussi, comme l’antilogarithme de la moyenne des logarithmes des « n » valeurs.

Normalité (ou distribution normale) - Désigne une série de données d’observation décrivant une courbe symétrique en forme de cloche. Cette série met en lien la fréquence d’occurrence et la valeur du phénomène mesuré. Dans une distribution normale, la plupart des données d’observation se regroupent près de la valeur moyenne et deviennent progressivement moins nombreuses à mesure que l’on se rapproche des extrêmes de la gamme de valeurs. La distribution normale joue un rôle central dans la théorie statistique en raison de ses propriétés mathématiques. Elle revêt également une grande importance dans les sciences biologiques du fait que beaucoup de phénomènes biologiques suivent la même courbe. Dans un bon nombre de tests statistiques, on présume que les données suivent une courbe de distribution normale, de sorte qu’il peut être nécessaire de déterminer si c’est le cas d’un ensemble de données en particulier.

Paramètre - Mesure ou valeur (il peut y en avoir plus d’une) caractérisant les résultats de l’essai (p. ex. CI_p). La réaction des organismes d’essai (p. ex. nombre de thalles ou masse sèche des thalles) constitue également un paramètre.

Précision - Degré de rapprochement des données recueillies au cours de mesures répétées de la même quantité. La précision décrit le degré de certitude entourant un résultat ou le rapprochement des valeurs d’un paramètre dérivées d’une analyse statistique, comme la CI_p.

Quantique - Adjectif utilisé dans des expressions comme données quantiques et essai quantique. Un effet quantique est un effet auquel chaque organisme d’essai réagit ou ne réagit pas. Par exemple, un animal peut soit vivre, soit mourir, ou encore se développer normalement ou anormalement. En général, l’effet quantique est exprimé sous forme de nombre ou de pourcentage.

Quantitatif - Adjectif utilisé dans des expressions comme données quantitatives et essai quantitatif. Un effet quantitatif est un effet dont la valeur mesurée peut être un nombre entier ou une fraction de celui-ci sur une échelle numérique. Il peut s’agir, par exemple, de la masse de chaque organisme, ou encore du nombre de descendants produits à la fin de l’essai.

Répétition (traitement de, récipients d’essai de) - Enceinte expérimentale individuelle renfermant un nombre prescrit d’organismes ainsi qu’une concentration de la matière ou de la substance identique à celle du ou des traitements témoins ou des traitements de référence. Comme il s’agit d’une unité expérimentale indépendante, tout transfert d’organisme ou de matière d’essai d’un récipient d’essai à un autre invaliderait l’analyse statistique fondée sur la répétition.

Toxicité - Capacité propre d’une substance ou d’une matière de provoquer des effets nocifs chez les organismes vivants. Ces effets peuvent être létaux ou sublétaux.

Toxicité chronique - Effets à long terme habituellement liés à des changements de métabolisme, de croissance, de reproduction et d’aptitude à la survie, notamment.

(Toxicité) sublétale - Qui a un effet néfaste sur l’organisme, mais en deçà de la concentration ou du niveau de contamination causant directement la mort au cours de l’essai.

Toxicologie - Science qui étudie la toxicité des substances, des matières ou des conditions d’un milieu. Cette science fait appel à une gamme illimitée de disciplines scientifiques, d’outils de laboratoire ou de terrain, d’études à divers niveaux d’organisation allant de la molécule à une espèce individuelle, à des populations ou à des communautés. La toxicologie appliquée se propose normalement de définir la marge de sécurité de l’emploi d’une substance chimique ou d’autres agents.

Toxique - Synonyme de substance toxique. Une substance ou matière toxique peut avoir des effets nocifs sur des organismes si elle se trouve en quantité suffisante, au bon endroit.

Traitement - En règle générale, intervention ou procédure dont l’effet doit être mesuré. Plus précisément, dans un essai toxicologique, un traitement est une condition ou une procédure que le responsable de l’essai applique aux organismes d’essai afin de mesurer les effets d’une substance ou d’une matière sur ces organismes. Le traitement peut consister en une concentration donnée d’une matière ou d’une substance potentiellement toxique. Il peut aussi s’agir d’une matière d’essai en particulier (p. ex. un échantillon d’effluent, d’élutriat, de lixiviat, d’eau réceptrice ou d’eau témoin).

Remerciements

La première édition de la présente méthode d’essai biologique, publiée en mars 1999, a été rédigée par Jennifer A. Miller [Miller Environmental Sciences Inc., Stroud (Ont.)]. Elle s’inspirait d’une méthode élaborée par Mary Moody et Hans Peterson, du Saskatchewan Research Council (1997), à partir de l’essai toxicologique intitulé 8211 Duckweed (Proposed) (APHA et coll., 1995). Elle intégrait aussi les modifications décrites dans des documents et des rapports d’orientation (publiés ou inédits) décrivant les modes opératoires et les conditions employés aux États-Unis, au Canada et en Europe pour la culture de Lemna minor et pour la réalisation d’essais toxicologiques avec cette macrophyte dulcicole.

R.P. Scroggins [Section de l’élaboration et de l’application des méthodes, Centre de technologie environnementale, Environnement Canada, Ottawa (Ont.)], en sa qualité d’autorité scientifique, a apporté une aide technique et orienté les travaux. Nous sommes particulièrement reconnaissants à l’endroit de chacun des membres du Comité consultatif scientifique d’Environnement Canada, qui ont été chargés de l’examen des versions initiale et finale de la première édition du présent rapport et qui ont formulé de nombreuses observations et suggestions utiles : G. Gilron [ESG International Inc., Guelph (Ont.)]; E. Jonczyk [Beak International Inc., Brampton (Ont.)]; D.J. McLeay [McLeay Environmental Ltd., Victoria (C.-B)]; M. Moody [Saskatchewan Research Council, Saskatoon (Sask.)]; J. Rathbun [AScI Corporation, Livonia (MI)]; J. Staveley [ARCADIS Geraghty & Miller, Inc., Raleigh (NC)]; L. Taylor [Université McMaster, Hamilton (Ont.)]; P. Whitehouse (WRc, Marlow, Bucks, Royaume-Uni).

Outre la contribution des membres de ce comité à l’élaboration de la première édition de la méthode, de nombreuses observations et suggestions judicieuses ont été formulées par les personnes suivantes, qui ont examiné l’ébauche finale de la première édition : J. Acreman [UTCC, Université de Toronto, Toronto (Ont.)]; J. Amato [AScI Corporation, Duluth (MN)]; R. Baudo (CNR Istituto Italiano di Idrobiologia, Verbania Pallanza, Novare, Italie); C. Boutin [Environnement Canada, Gatineau (Qué.)]; D. Forrow (National Centre for Ecotoxicology and Hazardous Substances, Waterlooville, Hants, Royaume-Uni); P. Gnemi (Groupe bioscience des laboratoires et cliniques, Calleretto Giacosa, Toscane, Italie); B. Greenberg [Université de Waterloo, Waterloo (Ont.)]; J. Hoberg [Springborn Laboratories, Inc., Wareham (MA)]; J. Kranzfelder [ABC Laboratories, Columbia (MO)]; J.D. Madsen [CEWES-ES-P, Vicksburg (MS)]; R. Morcock [USEPA, Washington (DC)]; E. Öhlén (Kemi, Solna, Suède); B. Pénzes (Laboratoire d’hydrobiologie, Százhalombatta, Hongrie); R. Roshon [Agence de réglementation de la lutte antiparasitaire, Ottawa (Ont.)]; J. Schroeder [Beak International Inc., Brampton (Ont.)]; E. Schultz (Institut finlandais de l’environnement, Helsinki, Finlande).

Nous remercions sincèrement M. Moody [SRC, Saskatoon (Sask.)] pour ses nombreuses contributions techniques et son soutien. Nous exprimons notre reconnaissance à J. Acreman [UTCC, Toronto (Ont.)], qui nous a fait profiter de son expérience des méthodes de culture de Lemna spp. Nos remerciements les plus sincères s’adressent à D. McLeay [McLeay Environmental Ltd., Victoria (C.-B.)] pour son apport et ses compétences d’ordre technique et rédactionnel. A. Stomp et son équipe technique [Université d’État de la Caroline du Nord, Raleigh (NC)], de même que E. Landolt (Geobotanisches Institut ETH, Zurich, Suisse), nous ont apporté une aide précieuse dans le domaine de la taxinomie et des caractéristiques de L. minor et de ses clones. Enfin, nous remercions les membres du Groupe intergouvernemental sur la toxicité de l’environnement (v. l’annexe A) pour leur soutien technique.

La présente édition (la deuxième) a été préparée par J.A. Miller [Miller Environmental Sciences Inc., King (Ont.)], avec l’aide et les conseils de L. Taylor (gestionnaire, Section de l’élaboration et de l’application des méthodes), de R. Scroggins (chef, Division des méthodes biologiques) et de L. Van der Vliet (Section de l’élaboration et de l’application des méthodes) du Centre de technologie environnementale, Environnement Canada, Ottawa (Ont.), de même que M. Moody [Saskatchewan Research Council, Saskatoon (Sask.)]. Elle comporte de nombreuses mises à jour, comme celles visant les milieux de culture et d’essai modifiés et l’utilisation des analyses de régression des données relatives aux paramètres quantitatifs. Le personnel de laboratoires canadiens mettant en œuvre la méthode d’essai toxicologique décrite ici a fait parvenir à la Section de l’élaboration et de l’application des méthodes de nombreuses observations et suggestions ayant trait aux modifications à apporter à la première édition; elles ont été prises en compte pendant la préparation de cette deuxième édition du rapport SPE 1/RM/37. Ont également été intégrées les procédures décrites dans la version provisoire de l’essai d’inhibition de la croissance de L. minor publiée par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) en 2005. De nombreuses modifications ont été apportées aux modes opératoires à l’issue des recherches effectuées par M. Moody.

Les photographies accompagnant la présente méthode ont été fournies par M. Moody [SRC, Saskatoon (Sask.)].