La bioaccumulation est l’accumulation progressive au fil du temps d’un produit chimique dans un organisme vivant. Cela se produit soit parce que le produit chimique est absorbé plus rapidement qu’il ne peut être utilisé, soit parce que le produit chimique ne peut pas être décomposé pour être utilisé par l’organisme (c’est-à-dire que le produit chimique ne peut pas être métabolisé).
La bioaccumulation ne doit pas nécessairement être une préoccupation si le composé accumulé n’est pas nocif. Les composés qui sont nocifs pour la santé, comme le mercure, peuvent toutefois s’accumuler dans les tissus vivants.
Les polluants chimiques qui sont bioaccumulés proviennent de nombreuses sources. Les pesticides sont un exemple de contaminant qui se bioaccumule dans les organismes. La pluie peut entraîner des pesticides fraîchement pulvérisés dans les ruisseaux, où ils finiront par atteindre les rivières, les estuaires et l’océan. Une autre source importante de contaminants toxiques est la présence de composés provenant des cheminées industrielles et des émissions automobiles qui retournent au sol avec les pluies. Le rejet délibéré de composés dans l’eau est une autre source de polluants chimiques.
Une fois qu’un polluant toxique est dans l’eau ou le sol, il peut facilement entrer dans la chaîne alimentaire. Par exemple, dans l’eau, les polluants s’adsorbent ou se collent à de petites particules, dont un minuscule organisme vivant appelé phytoplancton. Comme il y a très peu de polluant collé à chaque phytoplancton, le polluant ne cause pas beaucoup de dommages à ce niveau de la chaîne alimentaire. Cependant, un petit animal tel que le zooplancton peut ensuite consommer la particule. Un zooplancton qui aurait mangé dix phytoplanctons aurait une teneur en polluant dix fois supérieure à celle du phytoplancton. Comme le zooplancton peut être lent à métaboliser ou à excréter le polluant, celui-ci peut s’accumuler ou se bioaccumuler dans l’organisme. Un petit poisson pourrait alors manger dix zooplanctons. Le poisson aurait un niveau de polluant toxique 100 fois supérieur à celui du phytoplancton. Cette multiplication se poursuivra tout au long du réseau alimentaire jusqu’à ce que des niveaux élevés de contaminants se soient bioamplifiés chez le prédateur supérieur. Alors que la quantité de polluant aurait pu être suffisamment faible pour ne causer aucun dommage aux niveaux les plus bas du réseau alimentaire, la quantité bioamplifiée pourrait causer de graves dommages aux organismes situés plus haut dans le réseau alimentaire. Ce phénomène est connu sous le nom de bioamplification.
La contamination par le mercure est un bon exemple du processus de bioaccumulation. Généralement, le mercure (ou une version chimique appelée méthylmercure) est absorbé par les bactéries et le phytoplancton. Les petits poissons mangent les bactéries et le phytoplancton et accumulent le mercure. Les petits poissons sont à leur tour mangés par des poissons plus gros, qui peuvent devenir des aliments pour les humains et les animaux. Le résultat peut être l’accumulation (bioamplification) de grandes concentrations de mercure dans les tissus humains et animaux.
L’un des exemples classiques de bioaccumulation ayant entraîné une bioamplification s’est produit avec un insecticide appelé dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT). Le DDT est un insecticide qui a été pulvérisé aux États-Unis avant 1972 pour lutter contre les moustiques et d’autres insectes. La pluie a entraîné le DDT dans les ruisseaux, où il a fini par se retrouver dans les lacs et l’océan. Le polluant toxique s’est bioaccumulé dans chaque organisme, puis s’est bioamplifié dans le réseau alimentaire jusqu’à atteindre des niveaux très élevés chez les oiseaux prédateurs tels que le pygargue à tête blanche, le balbuzard pêcheur, le faucon pèlerin et le pélican brun qui mangeaient les poissons. Les niveaux de DDT étaient suffisamment élevés pour que les coquilles d’œufs des oiseaux deviennent anormalement fines. En conséquence, les oiseaux adultes ont brisé la coquille de leurs petits qui n’étaient pas encore éclos et ces derniers sont morts. La population de ces oiseaux s’est effondrée. Le DDT a finalement été interdit aux États-Unis en 1972, et depuis lors, on a assisté à une augmentation spectaculaire des populations de nombreux oiseaux prédateurs.
La bioaccumulation et la bioamplification des contaminants toxiques peuvent également mettre en danger la santé humaine. Lorsque les humains mangent des organismes qui se situent relativement haut dans le réseau alimentaire, nous pouvons recevoir des doses élevées de certains produits chimiques nocifs. Par exemple, les poissons de mer comme l’espadon, le requin et le thon présentent souvent des niveaux bioaccumulés de mercure, et le poisson bleu et le bar rayé présentent parfois des concentrations élevées de polychlorobiphényles (PCB). Le gouvernement fédéral et certains États ont émis des conseils contre la consommation excessive de certains types de poissons en raison des niveaux bioaccumulés et bioamplifiés de polluants toxiques.
Des progrès sont réalisés dans les efforts visant à diminuer la bioaccumulation des composés toxiques. La législation interdisant l’élimination de certains composés dans l’eau contribue à réduire le niveau de composés toxiques dans l’environnement qui sont capables de s’accumuler dans la chaîne alimentaire. De même, des micro-organismes sont génétiquement modifiés de manière à pouvoir utiliser un matériau toxique comme le mercure comme source de nourriture. De telles bactéries peuvent directement éliminer le composé de l’environnement.