Peter G.C. Campbell

Intérêts de recherche

Pour plusieurs métaux bivalents (ex. Cd, Cu, Pb, Zn) et pour des milieux artificiels étudiés au laboratoire, il existe beaucoup de données démontrant que la réponse biologique provoquée par le métal dissous dépend de la concentration de l’ion métallique libre, Mz+. Pour un organisme aquatique donné, les effets biologiques d’un métal dissous vont également dépendre de divers autres facteurs environnementaux (ex. pH, dureté, [Ca], salinité, [matière organique dissoute]). Ces facteurs peuvent, en principe, agir de deux manières : directement sur l’organisme, en influant sur sa physiologie et donc sa sensibilité au métal; et indirectement, en influençant notamment la spéciation du métal dans le milieu. Les recherches du professeur Campbell visent le développement d’un modèle général pour prédire la biodisponibilité des métaux traces chez les organismes aquatiques; ce modèle devra tenir compte de la spéciation du métal ainsi que de l’influence directe de divers facteurs environnementaux : la matière organique dissoute, le calcium, la salinité et le pH.

Les recherches en cours comprennent des éléments de chimie analytique, de géochimie et de toxicologie aquatique. D’abord, on vise le développement de méthodes analytiques fiables pour déterminer la spéciation de certains métaux traces dissous, aussi bien dans les eaux naturelles que dans les milieux synthétiques utilisés pour des bioessais; on s'intéresse à des métaux essentiels (ex. Cu, Zn) ainsi qu’à des métaux non essentiels (ex. Al, Ag, Cd). L’application de telles méthodes analytiques à des eaux naturelles permet d’étudier le comportement géochimique de ces métaux et d’identifier/quantifier les facteurs qui contrôlent leur spéciation et leur mobilité. Finalement, on poursuit des recherches écotoxicologiques complémentaires sur ces mêmes métaux, dans le but d’élucider les relations existant entre les formes de métal présentes dans les eaux naturelles et leurs effets biologiques. Pour les métaux cationiques et leurs complexes hydrophiles, nous avons choisi comme point de départ le « Modèle du ligand biotique » (BLM ou Biotic Ligand Model), compte tenu de sa capacité indéniable de rationaliser la grande majorité des données toxicologiques obtenues au laboratoire, dans des milieux artificiels. Il s’agit ici de tester les limites du BLM dans des conditions réalistes, notamment en ce qui concerne le pH, la salinité, la présence de ligands organiques naturels, et la présence de métabolites assimilables, de poids moléculaire faible.

Cette validation du modèle fait appel à des expériences de prise en charge (uptake), où l’on suit de près la cinétique des réactions impliquées (adsorption à la surface biologique; transport à travers la membrane biologique; complexation intracellulaire), et à des bioessais. Les cibles biologiques sont exposées aux métaux, en contrôlant avec soin la spéciation du métal dans le milieu d’exposition - la manipulation de la spéciation des métaux dans le milieu externe permet d’explorer les limites du modèle et de le raffiner.

Outre ces expériences au laboratoire, le professeur Campbell étudie aussi comment les organismes aquatiques répondent à une exposition aux métaux sur le terrain. Ces recherches se déroulent dans des régions minières et elles impliquent l’échantillonnage d'organismes indigènes dans des lacs ou des rivières situés le long d’un gradient de contamination en métaux. On cherche ici à tester les modèles de laboratoire sur le terrain et à établir des liens entre l’exposition aux métaux, la prise en charge des métaux et leur spéciation intracellulaire (complexation par la métallothionéine ou par d’autres ligands cytosoliques) et la manifestation d'effets biologiques délétères chez les organismes cibles.