1 : Introduction

L'objectif du présent rapport est de présenter une analyse à jour de la bioaccumulation et de la transformation dans l'environnement du décabromodiphényléther, laquelle sera étudiée dans le contexte des données et des analyses déjà publiées dans la version finale du rapport d'évaluation préalable sur les polybromodiphényléthers (PBDE) (Canada, 2006). Cette évaluation est considérée comme un examen des connaissances scientifiques. Le rapport ne fait pas une critique de chaque étude individuelle, mais la fiabilité de chacune est prise en compte quand une valeur probante de la preuve est accordée à la persistance, à la capacité de bioaccumulation ou à la toxicité propre d'une substance au sein du biote non humain. Le présent rapport examine les ouvrages publiés en date du 31 mars 2008.

En juillet 2006, le gouvernement du Canada a publié la version finale de son évaluation préalable des polybromodiphényléthers (PBDE) (Canada, 2006). L'évaluation environnementale préalable visait à étudier les différentes données à l'appui et à élaborer des conclusions fondées sur l'approche de la « valeur probante de la preuve », tel qu'il est requis aux termes de l'article 76.1 de la Loi canadienne sur la protection de l'environnement, 1999 (LCPE 1999) (Canada, 1999). Comme le terme « évaluation préalable » le suggère, il ne s'agissait pas d'examiner de manière exhaustive l'ensemble des données disponibles, mais plutôt de présenter les études et les sources de données les plus déterminantes, c'est-à-dire à l'appui des conclusions (p. ex. qui ont trait à la persistance, à la bioaccumulation, à la toxicité propre, aux quotients de risque et au transport sur de longues distances vers des régions éloignées comme l'Arctique). L'évaluation préalable des PBDE a permis de conclure que ces substances - tétrabromodiphényléther (tétraBDE), pentabromodiphényléther (pentaBDE), hexabromodiphényléther (hexaBDE), heptabromodiphényléther (heptaBDE), octabromodiphényléther (octaBDE), nonabromodiphényléther (nonaBDE) et décabromodiphényléther (décaBDE) - qui sont présentes dans les mélanges commerciaux de pentaBDE, d' octaBDE et de décaBDE pénètrent dans l'environnement en une quantité ou concentration ou dans des conditions de nature à avoir, immédiatement ou à long terme, des effets néfastes sur l'environnement ou sa biodiversité, satisfaisant ainsi les critères énoncés au paragraphe 64a) de la LCPE, 1999. Il a de plus été conclu que tous les PBDE évalués satisfaisaient aux critères de persistance, mais que seuls les tétraBDE, pentaBDE et hexaBDE satisfaisaient aux critères de bioaccumulation définis dans le Règlement sur la persistance et la bioaccumulation (Canada, 2000), pris en application de la LCPE, 1999. L'analyse a également révélé que les PBDE fortement bromés, particulièrement le décaBDE, pouvaient, dans une certaine mesure, s'accumuler dans le biote, puis subir une débromation et se transformer en dérivés bioaccumulables et persistants.

On a tenu compte des renseignements obtenus en date du mois d'octobre 2004 en vue de les inclure dans l'évaluation environnementale préalable (Canada, 2006; Environnement Canada, 2006b), tandis que les données reçues entre novembre 2004 et octobre 2005 ont été examinées, mais, en règle générale, n'ont pas été ajoutées à l'évaluation étant donné que ces études corroboraient les conclusions de l'évaluation préliminaire qui avait été publiée en 2004 dans le but de recueillir les observations du public. Depuis 2004, une importante quantité de données relatives aux PBDE, particulièrement sur la bioaccumulation et sur la transformation du décaBDE, ont été rendues publiques. Le présent rapport examine les nouvelles données sur le décaBDE et l'élaboration d'éléments de preuve à l'appui de la bioaccumulation et de la transformation de cette substance. Les données publiées dans les ouvrages originaux et les documents d'étude en date du mois de mars 2008 sont prises en considération. En plus d'effectuer des recherches pour extraire des références des bases de données documentaires, on a communiqué directement avec des chercheurs, des universitaires, des représentants de l'industrie et d'autres organismes gouvernementaux afin d'obtenir des renseignements pertinents sur le décaBDE.

L'analyse présentée ici résume les données pertinentes en matière de bioaccumulation et de transformation étudiées dans le cadre de l'évaluation préalable des PBDE (Canada, 2006; Environnement Canada, 2006b) et examine la façon dont les nouvelles sciences prennent appui sur les éléments de preuve existants relatifs à la bioaccumulation et à la transformation. Des considérations relatives à l'écologie plutôt qu'à la santé humaine sont présentées. Bien que l'évaluation préalable des PBDE (Santé Canada, 2004) ait conclu, selon les estimations de la pire éventualité, que les niveaux d'exposition de la population canadienne aux PBDE étaient de beaucoup inférieurs aux niveaux d'exposition causant des problèmes de santé chez les animaux de laboratoire compte tenu des incertitudes inhérentes à la base de données disponible, Santé Canada appuie les mesures prises par Environnement Canada pour restreindre l'utilisation des PBDE de manière à éviter que les niveaux de ces substances dans l'environnement ne deviennent potentiellement nocifs à la santé de la population canadienne. La bioaccumulation du décaBDE dans les tissus humains n'est pas examinée dans le cadre de l'évaluation. On a cependant pris en considération des études faites en laboratoire sur des rongeurs, qui sont utiles dans l'évaluation des risques pour la santé humaine, car elles donnent également un aperçu des effets de cette substance sur les mammifères sauvages.

Dans le cadre de l'évaluation, on examine tant l'information relative au congénère décaBDE (BDE209) que le mélange commercial connu sous le nom de décabromodiphényléther (décaBDE). Étant donné que les congénères nonaBDE et octaBDE sont également présents dans les mélanges commerciaux de décaBDE, ils sont également étudiés le cas échéant.

Selon l'Organisation mondiale de la Santé (OMS, 1994), les mélanges commerciaux actuels de décaBDE renferment généralement :

• de 97 à 98 % P/P de décaBDE;
• de 0,3 à 3,0 % P/P d'autres PBDE (principalement du nonaBDE).

Les anciens mélanges commerciaux de décaBDE avaient une teneur plus élevée en PBDE moins bromés (surtout les isomères nonaBDE et octaBDE) que les mélanges plus récents. La Guardia et collaborateurs (2006) ont analysé la composition du mélange commercial décaBDE actuel, soit le Saytex 102E, et l'ont comparée à celle du Bromkal 82-0DE, qui n'est plus fabriqué depuis plus d'une dizaine d'années. Ils ont trouvé que le Saytex 102E et le Bromkal 82-0DE contenaient, respectivement, 96,8 % et 91,6 % de BDE209. Les deux mélanges contenaient des nonaBDE, dont le BDE206 en plus grande quantité, suivi du BDE207 et du BDE208. En outre, le Bromkal 82-0DE contenait 0,56 % d'octaBDE (les BDE196, -203 et -197 ont pu être identifiés). Aucun octaBDE n'a été décelé dans le Saytex 102E.

Le présent rapport sur l'état des connaissances scientifiques a été examiné par des spécialistes canadiens et internationaux choisis au sein du gouvernement (y compris Environnement Canada), de l'industrie et d'établissements universitaires ainsi que parmi des organisations environnementales non gouvernementales. Parmi les examinateurs, mentionnons : M. S. Admon (ICL - Industrial Products), M. J. Arnot (Université Trent), M. J. Biesemeier (compagnie Chemtura), M. M. CrookEs (Building Research Establishment Ltd., pour le compte de l'agence environnementale d'Angleterre et de Wales), M. A. Gerecke (Swiss Federal Institute for Materials Science and Technology), M. B. Gouteux (Environnement Canada), M. M. Hardy (compagnie Albemarle), M. J. Huwe (ministère de l'Agriculture des États-Unis - Service de la recherche agricole), M. B. kElly (Université Simon Fraser), M. R. Letcher (Environnement Canada), M. E. MacDonald (Ecojustice Canada), M. D. Muir (Environnement Canada), Mme K. Pleskach (Pêches et Océans Canada), M. K. Rothenbacher (programme scientifique Bromine Science and Environmental Forum), M. H. Stapleton (Université DukE) et M. J. Verreault (Université Carleton/Environnement Canada).

Aux fins du présent document, il est important de définir les termes bioaccumulation, bioconcentration et bioamplification et d'établir une distinction entre ces termes. Arnot et Gobas (2006) ont récemment résumé le terme « bioaccumulation » comme suit :

Par conséquent, il est raisonnable de s'attendre à ce qu'un produit chimique soit présent dans les tissus d'un organisme en raison du processus de bioaccumulation. La bioaccumulation est source de préoccupations car lorsque les organismes absorbent des produits chimiques, la probabilité que ces produits aient des effets nocifs sur ces organismes augmente généralement en fonction de la quantité accumulée. De plus, à mesure que la bioaccumulation augmente, la probabilité que l'organisme contaminé cause indirectement des effets néfastes au prédateur qui le consomme augmente. Les produits chimiques extrêmement bioaccumulables sont particulièrement préoccupants car ils ont tendance à se bioamplifier, c'est-à-dire que la concentration dans les tissus augmente d'un niveau trophique à l'autre (proie - prédateur). Ainsi, la concentration ambiante relativement faible de substances bioaccumulables a le potentiel d'être directement ou indirectement toxique en raison du phénomène de bioamplification.

Il est important d'établir une distinction entre le processus de « bioaccumulation » et le terme « bioaccumulable » auxquels il est fait mention dans le Règlement sur la persistance et la bioaccumulation (Canada, 2000), pris en application de la LCPE, 1999, et qui sont définis dans la Politique de gestion des substances toxiques du Canada (Canada, 1995a, b). Selon le Règlement sur la persistance et la bioaccumulation :

Le Règlement indique de plus que « [l]a détermination de la persistance et de la bioaccumulation [...] se fait, à l'égard d'une substance, [...] compte tenu des propriétés intrinsèques de la substance, de l'écosystème concerné ainsi que des conditions de l'environnement. » Par conséquent, pour déterminer si ces critères sont satisfaits, une évaluation qui tient compte des propriétés intrinsèques de la substance et de l'écosystème concerné doit être faite par un professionnel.

Ces critères ont d'abord été proposés dans le contexte de la Politique de gestion des substances toxiques (Canada, 1995a, b) et visaient les substances lipophiles pouvant se bioaccumuler et se bioamplifier dans les organismes aquatiques à des niveaux causant des effets aux maillons supérieurs du réseau trophique. La Politique recommande l'application d'un critère de 5 000 comme facteur de bioaccumulation (BAF) ou de bioconcentration (BCF), ou d'un logarithme de coefficient de partage octanol-eau de 5 (log K_oe). Les substances qui sont bioaccumulées ou bioamplifiées de façon importante sont considérées comme des substances « bioaccumulables ». Tel qu'il a été mentionné précédemment, l'application de ces critères doit être évaluée par un professionnel. La Politique indique notamment que le logarithme K_oe doit être utilisé avec discernement au moment de prédire la bioconcentration et la bioaccumulation des substances organiques (Canada, 1995b). En l'occurrence, de nombreuses substances peuvent être métabolisées, ce qui diminue le potentiel de bioaccumulation du composé d'origine. Ainsi, beaucoup de substances dont le logarithme K_oe est très élevé (p. ex. > 5) peuvent avoir un potentiel de bioaccumulation ou de bioconcentration très faible.

Par conséquent, selon la définition proposée dans la LCPE, 1999 et dans son Règlement, qui est issue de la Politique de gestion des substances toxiques, les termes « bioaccumulable » et « bioaccumulation » ne sont pas synonymes. La « bioaccumulation » est plutôt le processus qui déterminera si une substance sera considérée comme étant « bioaccumulable ». La preuve qu'une substance est persistante (P) et bioaccumulable (B) est un bon indice qu'elle peut causer des dommages à l'environnement (Environnement Canada, 2006a).

Gobas et Morrison (2000) donnent une définition concise du processus de « bioamplification » tel qu'il est actuellement compris :

Les termes « amplification trophique », « amplification dans le réseau trophique » et « bioamplication dans le réseau trophique » sont souvent employés de façon interchangeable et renvoient au même phénomène. Il s'agit du phénomène selon lequel les concentrations d'un produit chimique observées chez les organismes augmentent avec le niveau trophique, ce qui entraîne des concentrations plus élevées chez les prédateurs que chez les proies (c.-à-d. la bioamplification par l'entremise de niveaux trophiques successifs). Gobas et Morrison (2000) décrivent la bioaccumulation des substances organiques neutres dans la « chaîne alimentaire » comme :

Les indicateurs possibles de bioamplification ou d'amplification trophique comprennent les facteurs de bioamplification déterminés dans des conditions naturelles (BMF - le ratio des concentrations prédateur-proie), lorsque les relations prédateur-proie sont connues, ou les facteurs d'amplification trophique (TMF - parfois appelés facteurs d'amplification dans le réseau trophique), qui examinent l'amplification progressive d'un niveau trophique à l'autre pour l'ensemble du réseau trophique. Les facteurs d'amplification dans le réseau trophique représentent également le ratio moyen des concentrations prédateur-proie dans tout le réseau trophique. Un ratio des concentrations prédateur-proie (facteur de bioamplification) ou un facteur d'amplification dans le réseau trophique supérieur à 1 indique qu'on assiste à la bioamplification ou à l'amplification trophique d'une substance. L'emploi des facteurs de bioamplification et des facteurs d'amplification dans le réseau trophique est généralement plus indiqué pour les mammifères terrestres et les mammifères marins (qui respirent de l'air plutôt que de l'eau). Il est à noter que dans le cadre d'études en laboratoire portant sur l'alimentation, les facteurs de bioaccumulation liés à l'alimentation sont souvent évalués en représentant la relation entre l'organisme témoin et son alimentation (c.-à-d. synonyme de la définition d'un facteur de bioamplification). Ainsi, aux fins du présent rapport, les facteurs de bioaccumulation liés à l'alimentation sont désignés sous le nom de facteurs de bioamplification.

Un facteur de bioaccumulation de 5 000, tel qu'il est défini dans le Règlement sur la persistance et la bioaccumlation, indique la présence de produits chimiques très bioaccumulables dans les tissus des organismes et suggère peut-être également la bioamplification ou l'amplification trophique possible de ces substances. Il faut préciser que les facteurs de bioaccumulation mesurés ou estimés dans les concentrations totales d'eau dépendent de la quantité et de la qualité du carbone organique et de la matière particulaire dans la colonne d'eau. La fraction disponible d'un produit chimique dans l'eau détermine le potentiel d'absorption d'une substance et, ultérieurement, son potentiel de bioaccumulation. Le modèle BAF-QSAR (facteur de bioaccumulation - relations quantitatives structure-activité) d'Arnot et de Gobas (2003) produit des prévisions de bioaccumulation pour un réseau alimentaire aquatique général (constitué de niveaux trophiques inférieurs, intermédiaires et supérieurs) qui sont établies en fonction de la compréhension actuelle des processus de bioaccumulation dans les organismes aquatiques et en tenant compte de la fraction disponible dans l'eau. La figure 1-1 illustre la relation prédite par le modèle BAF-QSAR entre le logarithme K_oe, le facteur de bioaccumulation (BAF), le facteur de bioconcentration (BCF) et le facteur de bioamplification (BMF) de substances hydrophobes, non métabolisées, aux niveaux trophiques inférieurs et supérieurs. Les prédictions du modèle suggèrent qu'à mesure que le logarithme K_oe augmente vers des valeurs de 4 ou 5 et qu'il dépasse ces valeurs, le facteur de bioaccumulation a tendance à augmenter vers une valeur de 5 000 et à dépasser cette valeur. De plus, dans cet intervalle de variation logarithmique K_oe, le facteur de bioamplification commence à dépasser de manière significative la valeur de 1, ce qui indique la possibilité d'une bioamplification.

Kelly et collaborateurs (2004) décrivent le mécanisme sous-jacent à ce phénomène. En ce qui concerne les produits chimiques non métabolisés par les organismes aquatiques, le facteur de bioamplification est le résultat de processus rivaux d'absorption des produits chimiques (par voie respiratoire et alimentaire) et d'élimination des produits chimiques (par voie respiratoire et gastrointestinale) qui dépendent de la physiologie des organismes et du caractère hydrophobe des produits chimiques. Chez les organismes aquatiques, les produits chimiques moins hydrophobes sont davantage éliminés par voie respiratoire et les processus d'élimination surpassent les processus d'absorption par voie gastrointestinale. Cependant, à mesure que l'hydrophobie augmente (c.-à-d. log K_oe > 5), l'élimination par voie respiratoire ralentit et l'absorption par voie gastrointestinale prend de l'importance, entraînant la bioamplification (c.-à-d. un BMF > 1). À des valeurs de logarithme du K_oe très élevées, l'efficacité d'absorption des produits chimiques par voie alimentaire a tendance à diminuer car les produits chimiques sont trop fortement adsorbés à la matrice alimentaire pour être absorbés par l'organisme, ce qui entraîne une diminution tant du facteur de bioaccumulation que du facteur de bioamplification (Arnot et Gobas, 2003, 2004). Indépendamment du logarithme K_oe, quand la métabolisation des produits chimiques est suffisante, elle maintient le taux d'élimination total à un niveau suffisamment élevé qui empêche la bioamplification des produits chimiques, et ce, même pour les substances dont le logarithme du K_oeest élevé (Arnot et Gobas, 2003; kElly et coll., 2004).

Cette relation entre le logarithme K_oe, le facteur de bioaccumulation et le facteur de bioamplification pour les substances non métabolisées, qui est établie en fonction de la connaissance actuelle des processus de bioaccumulation et de bioamplification chez les organismes aquatiques, appuie l'utilisation d'un facteur de bioaccumulation de 5 000 pour indiquer quand la bioaccumulation peut se produire. Il est à noter que le facteur de bioconcentration est une valeur de seuil moins conservatrice car il n'augmente pas aussi rapidement avec le logarithme K_oe que le facteur de bioaccumulation. Néanmoins, un facteur de bioconcentration de 5 000 associé à un niveau trophique inférieur correspond généralement à un logarithme K_oe de 5, ce qui est conforme au coefficient de partage octanol-eau (K_oe) établi dans le Règlement sur la persistance et la bioaccumulation.

Figure 1-1 : Relation prédite par le modèle BAF-QSAR entre le BAF, le BCF et le BMF de substances hydrophobes, non métabolisées, aux niveaux trophiques inférieurs et supérieurs

Deux autres mesures peuvent également indiquer que la bioamplification se produit, soit le facteur d'accumulation biote-sédiments (FABS sédiments) et le facteur d'accumulation biote-sol (FABS sol). Le FABS sol ou sédiments représente le ratio de concentration à l'état d'équilibre entre un organisme et le sol ou les sédiments, en fonction de valeurs normalisées pour le carbone organique ou pour les lipides. En supposant que les lipides et le carbone organique ont une capacité d'absorption des produits chimiques équivalente, on s'attend à une valeur du FABS sédiments de 1 quand les organismes et les sédiments sont à l'état d'équilibre (c.-à-d. en l'absence d'une bioamplification dans le réseau trophique ou d'une dilution trophique). Toutefois, vu les différences observées dans la capacité d'absorption des lipides et du carbone organique (se reporter à Seth et collaborateurs, 1999), des FABS pouvant atteindre approximativement 3 reflètent quand même des conditions d'équilibre. Par ailleurs, l'American Society for Testing Materials (ASTM, 1997) recommande la valeur « seuil » de 1,7 pour représenter les conditions d'équilibre. Par conséquent, les FABS sédiments qui dépassent des valeurs se situant environ entre 1,7 et 3 laissent supposer que la bioamplification dans le réseau trophique ou un autre processus d'amplification contribue à faire augmenter les concentrations des produits chimiques dans les organismes au-dessus du point d'équilibre. Bien qu'il n'existe pas à l'heure actuelle de lignes directrices pour estimer les FABS sol, il serait probablement pertinent de définir une plage de valeurs semblables pour évaluer si les valeurs mesurées des FABS sol indiquent que la bioamplification dans le réseau trophique ou un autre processus d'amplification contribue à augmenter les concentrations de produits chimiques dans les organismes à des niveaux supérieurs au point d'équilibre.

Dans le cadre du rapport, l'évaluation des données de bioaccumulation repose principalement sur une combinaison de facteurs de bioaccumulation, de bioconcentration, de bioamplification, d'amplification dans le réseau trophique mesurés et prévus par modélisation et, dans certains cas, sur les facteurs d'accumulation biote-sédiments et biote-sol calculés. Les concentrations de décaBDE dans les organismes sont également examinées de manière subjective. Toutefois, sans la quantification des niveaux d'exposition, il est impossible de tirer des conclusions précises quant à la capacité du décaBDE de se bioaccumuler seulement à partir des concentrations observées dans le biote. L'absorption, l'élimination et la métabolisation des produits chimiques sont également examinées. La capacité métabolique d'un organisme peut réduire le potentiel de bioaccumulation d'une substance, mais elle peut également entraîner la formation de dérivés bioaccumulables. Une évaluation complète des facteurs de bioaccumulation, de bioconcentration, de bioamplification et d'amplification dans le réseau trophique tiendrait compte du potentiel de bioaccumulation de la substance d'origine et du métabolite. Le sujet de la transformation métabolique est abordé plus loin dans le rapport.