Écrevisses : absorption du lithium multipliée dans une eau à 32°C

Les batteries rechargeables au lithium-ion sont omniprésentes dans notre quotidien, alimentant une multitude d’appareils allant des téléphones portables aux montres en passant par les voitures électriques. Son utilisation croissante implique qu’une quantité plus importante de lithium pourrait se retrouver dans l’environnement à mesure que les consommateurs se débarrassent de leurs produits électroniques.

Des chercheurs ont récemment décrit comment le lithium peut s’accumuler chez un crustacé commun du Sud des États-Unis : l’écrevisse. Alors que la saison de pêche et de dégustation des écrevisses bat son plein, les résultats de ces recherches mettent en lumière les potentielles implications pour la santé publique et l’environnement.

Joseph Kazery, professeur de biologie, explique en substance ce phénomène : « En tant qu’organismes aquatiques, les écrevisses peuvent absorber de grandes quantités de lithium dissous dans l’eau. Étant donné que d’autres créatures, y compris les humains, consomment des écrevisses, leur étude nous permet de voir comment le lithium se déplace dans la chaîne alimentaire et potentiellement jusqu’à nous. »

Deux étudiants de premier cycle du laboratoire de Joseph Kazery au Mississippi College, Andrew Doubert et Javian Ervin, présentent les résultats de leurs expériences sur l’absorption du lithium ionique par différents organes d’écrevisses, ainsi que l’impact des températures saisonnières.

« Si les écrevisses sont élevées à proximité d’une décharge ou d’un site pollué, le ruissellement pourrait les exposer au lithium, avec des effets que nous ne comprenons pas encore totalement », souligne Javian Ervin. « Je consomme moi-même des écrevisses, donc cette question me tient à cœur. »

La contamination au lithium : un problème de longue date

La contamination au lithium n’est pas un phénomène nouveau. Même avant que les batteries au lithium-ion ne se généralisent, le lithium était et est toujours utilisé comme médicament pour traiter les troubles de l’humeur. Il pénètre dans l’approvisionnement en eau dans ces applications car le traitement typique des eaux usées n’élimine pas les contaminants médicamenteux.

À des niveaux élevés, le lithium peut avoir des effets toxiques sur la santé humaine, notamment en endommageant potentiellement les cellules du muscle cardiaque, ainsi qu’en provoquant confusion et troubles de la parole. Chez d’autres animaux, il cause éventuellement des dommages rénaux et une hypothyroïdie.

Des études ont également montré que lorsque le lithium s’accumule dans les plantes, il peut inhiber leur croissance, précise le Professeur Kazery.

Bien que l’Agence américaine de protection de l’environnement recommande de jeter les batteries au lithium-ion dans des points de collecte dédiés, Joseph Kazery affirme qu’elles finissent souvent dans des décharges. La demande en forte hausse, associée à des pratiques d’élimination laxistes, suggère que le lithium est sur le point de devenir un contaminant environnemental important, selon lui.

Les écrevisses comme bioindicateurs de la contamination au lithium

En tant qu’organismes entièrement aquatiques qui passent leur vie dans une zone relativement restreinte, les écrevisses (Procambarus clarkii) reflètent la contamination locale au lithium et pourraient servir de puissants bioindicateurs de sa présence dans un environnement. Le lithium qu’elles contiennent pourrait être transmis dans la chaîne alimentaire à leurs prédateurs, y compris les humains, soit directement, soit indirectement par le biais de poissons consommant des écrevisses et eux-mêmes consommés par les humains.

Pour ses expériences, l’équipe a acheté des écrevisses élevées pour la recherche. Sachant que le foie collecte les toxines du corps humain pour les éliminer par la suite, Andrew Doubert s’est demandé si le lithium s’accumulerait dans la version écrevisse de cet organe : l’hépatopancréas. Pour le savoir, il a ajouté du lithium ionique à la nourriture de cinq écrevisses, tout en donnant à cinq autres une nourriture sans lithium. Il a ensuite examiné la quantité de lithium présente dans quatre de leurs organes après une semaine. Il a constaté, en moyenne, la plus grande quantité de lithium dans le tractus gastro-intestinal (GI), suivi des branchies, de l’hépatopancréas et enfin du muscle abdominal de la queue.

Les chercheurs pensent que le tractus GI contenait probablement le niveau le plus élevé car la nourriture enrichie en lithium y reste pendant la digestion. Pendant ce temps, les branchies et l’hépatopancréas l’absorbent tous deux tout en l’éliminant du corps. Les gens consomment principalement la queue, qui semble absorber le lithium, mais pas aussi facilement que les autres parties du corps étudiées.

Andrew Doubert a également constaté que 27,5 % du lithium qu’il leur avait donné était passé du tractus GI des animaux dans d’autres tissus. Les animaux situés plus haut dans la chaîne alimentaire peuvent accumuler des niveaux plus élevés de substances toxiques s’ils mangent des proies contaminées, de sorte que le lithium deviendra probablement plus concentré chez les prédateurs des écrevisses. Les chercheurs s’attendent à ce que le taux élevé d’absorption observé exacerbe cette accumulation chez les humains et les autres animaux qui consomment des écrevisses.

Impact de la T° de l’eau sur l’absorption du lithium par les écrevisses

La température de l’eau dans laquelle vivent les écrevisses varie considérablement tout au long de l’année. Ces variations affectent le métabolisme des animaux, les rendant même inactifs pendant l’hiver. Sachant cela, Ervin a décidé d’examiner les effets de la température sur l’absorption du lithium. Il a placé des écrevisses dans des réservoirs maintenus à des températures allant de 10 à 32 degrés Celsius et a ajouté une concentration constante de lithium ionique à l’eau. Après cinq jours, il a constaté que l’absorption de lithium par le muscle abdominal et une partie de l’écrevisse que Andrew Doubert n’avait pas étudiée – l’exosquelette des animaux – augmentait dans le réservoir le plus chaud. Ces résultats suggèrent que les animaux peuvent contenir le plus de lithium pendant les mois chauds, selon Javian Ervin.

Le poids des écrevisses a également diminué dans l’eau plus chaude. À ce stade, on ne sait pas clairement comment ou si la perte de poids des écrevisses était liée au lithium qu’elles ont accumulé, note Javian Ervin, soulignant que l’équipe prévoit de donner suite à ces résultats.

En synthèse

Cette étude met en lumière les potentielles implications de l’utilisation croissante des batteries au lithium-ion sur la santé publique et l’environnement. Les écrevisses, en tant qu’organismes aquatiques, peuvent absorber de grandes quantités de lithium dissous dans l’eau et le transmettre dans la chaîne alimentaire à leurs prédateurs, y compris les humains. Les expériences menées par l’équipe de chercheurs ont montré que le lithium s’accumulait principalement dans le tractus gastro-intestinal, les branchies et l’hépatopancréas des écrevisses, avec une absorption plus importante dans les muscles abdominaux et l’exosquelette lorsque la température de l’eau était plus élevée.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le lithium et où est-il utilisé ?

Le lithium est un métal alcalin utilisé dans diverses applications, notamment dans les batteries rechargeables au lithium-ion qui alimentent de nombreux appareils électroniques et véhicules électriques. Il est également utilisé comme médicament pour traiter les troubles de l’humeur.

Comment le lithium peut-il se retrouver dans l’environnement ?

Le lithium peut pénétrer dans l’environnement par le biais des eaux usées provenant de son utilisation médicale, car le traitement typique des eaux usées n’élimine pas les contaminants médicamenteux. De plus, bien que l’EPA recommande de jeter les batteries au lithium-ion dans des points de collecte dédiés, elles finissent souvent dans des décharges, ce qui peut entraîner une contamination de l’environnement.

Quels sont les effets potentiels du lithium sur la santé humaine et animale ?

À des niveaux élevés, le lithium peut avoir des effets toxiques sur la santé humaine, notamment en endommageant potentiellement les cellules du muscle cardiaque, ainsi qu’en provoquant confusion et troubles de la parole. Chez d’autres animaux, il peut causer des dommages rénaux et une hypothyroïdie. Le lithium peut également inhiber la croissance des plantes lorsqu’il s’y accumule.

Les écrevisses utilisées comme bioindicateurs de la contamination au lithium ?

En tant qu’organismes entièrement aquatiques qui passent leur vie dans une zone relativement restreinte, les écrevisses reflètent la contamination locale au lithium et pourraient servir de puissants bioindicateurs de sa présence dans un environnement. Le lithium qu’elles contiennent pourrait être transmis dans la chaîne alimentaire à leurs prédateurs, y compris les humains.

Les principales conclusions de l’étude sur l’absorption du lithium par les écrevisses ?

L’étude a montré que le lithium s’accumulait principalement dans le tractus gastro-intestinal, les branchies et l’hépatopancréas des écrevisses, avec une absorption plus importante dans les muscles abdominaux et l’exosquelette lorsque la température de l’eau était plus élevée. Ces résultats soulignent l’importance d’explorer les effets à long terme de l’utilisation des batteries au lithium-ion sur notre environnement et notre santé.

Références

Les informations présentées dans cet article sont basées sur les résultats de recherche qui seront présentés lors de la réunion de printemps de l’American Chemical Society (ACS) en 2024. Les chercheurs impliqués dans cette étude sont Joseph Kazery, professeur de biologie au Mississippi College, ainsi que deux étudiants de premier cycle de son laboratoire, Andrew Doubert et Javian Ervin.