Field study of metal concentrations and biomarker responses in the neogastropod, Murex trunculus, from Bizerta Lagoon (Tunisia)

Étude in situ de concentrations en métaux-traces et réponses de biomarqueurs chez le néogastéropode, Murex trunculus, de la lagune de Bizerte (Tunisie)

¹ Laboratory of Biomonitoring of the Environment, Coastal Ecology Unit, Faculty of Sciences of Bizerta, 7021 Zarzouna, Tunisia
² Ecology of Coastal Marine Ecosystems and Response to Stress, EA 4228 ECOMERS, Faculty of Sciences, University of Nice, Parc Valrose, BP 71, 06108 Nice Cedex 2, France

Corresponding author: romeo@unice.fr

Received: 7 December 2007
Accepted: 15 May 2008

Abstract

This study aims to evaluate the health status of Bizerta lagoon using a sentinel species, the Neogastropod Murex trunculus. Trace metal concentrations (Cd, Cu and Zn) in the foot and digestive gland, and biomarkers such as acetylcholinesterase (AChE), catalase (CAT) and glutathione transferase (GST) activities in the digestive gland, were determined in samples collected at four sites at different periods of the year. One site, in the North of the lagoon, is influenced by urban and industrial waste waters. Another, to the south, is located at the outfall of Ichkeul Lake. A third site is one that may be impacted by eutrophication processes, and the last, in the center of lagoon, is considered as less polluted. Temperature and salinity were simultaneously measured during the mollusc samplings. They varied greatly, from 13.5 °C and 30 psu in February to much higher values in summer-autumn: 30.7 °C and 37 psu. Metal concentrations were always higher in the digestive gland than in the foot. In the digestive gland, the lowest Cd and Cu concentrations were found in the center of the lagoon (mean ± standard deviation: 9.35 ± 0.78 µg Cd g⁻¹ and 84.5 ± 15.3 µg Cu g⁻¹) and no significant Zn variations were noted (682 ± 38 µg g⁻¹) between sites. Metal concentrations in both types of tissue were higher in winter than in summer. AChE varied significantly among sites with high activities for individuals in the center of lagoon (15.4 ± 0.3 nmol min⁻¹ mg^-1 protein), whereas GST were low (12.2 ± 0.8 nmol min⁻¹ mg⁻¹ protein); CAT activities were low in this site 8.7 ± 0.5 µmol min^-1 mg^-1 protein. Season also had an influence on biomarkers, with low AChE in winter and rather low CAT and GST in summer. Principal component analysis showed that the center of lagoon can be considered as a reference site, whereas high chemical and biochemical responses were found in M. trunculus from other sites; particularly at the site which may be subject to eutrophication.

Résumé

Cette étude a pour but d'évaluer l'état de la lagune de Bizerte en utilisant une espèce sentinelle, le néogastéropode, Murex trunculus. Dans ce but, les concentrations en métaux-traces (Cd, Cu et Zn) du pied et de la glande digestive, ainsi que des biomarqueurs, tels que les activités de l'acétylcholinestérase (AChE), catalase (CAT), glutathion transférase (GST) dans la glande digestive, sont déterminés dans des échantillons prélevés en quatre sites, à différentes périodes de l'année. Au nord de la lagune, un site est influencé par des eaux usées urbaines et industrielles, au sud un site est localisé à la sortie du lac Ichkeul, un troisième site peut être soumis à des processus d'eutrophisation, et enfin celui du centre est considéré comme moins pollué. La température et la salinité sont mesurées pendant la collecte des mollusques. Elles varient beaucoup de 13,5 °C et 30 psu en février à des valeurs bien plus élevées en été-automne : 30,7 °C et 37 psu. Les concentrations en métaux sont toujours plus fortes dans la glande digestive que dans le pied. Dans la glande digestive, les plus faibles concentrations de Cd et Cu sont trouvées au centre de la lagune (moyenne ± écart-type : 9,35 ± 0,78 µg Cd g⁻¹ et 84,5 ± 15,3 µg Cu g⁻¹) et il n'y a pas de variations significatives du zinc (682 ± 38 µg g⁻¹) en fonction du lieu de prélèvement. Les concentrations métalliques dans les deux tissus sont plus élevées en hiver qu'en été. AChE varie significativement en fonction des sites avec de fortes activités au centre de la lagune (15,4 ± 0,3 nmol min⁻¹ mg⁻¹ protéine) tandis que CAT et GST sont faibles (respectivement 8,7 ± 0,5 µmol min⁻¹ mg⁻¹ protéine et 12,2 ± 0,8 nmol min⁻¹ mg⁻¹ protéine). La saison a aussi une influence sur les biomarqueurs avec AChE faible en hiver et CAT et GST plutôt faibles en été. Une analyse en composantes principales montre que le centre de la lagune peut être considéré comme un site de référence, tandis que des réponses chimiques et biochimiques élevées sont trouvées dans M. trunculus prélevé en d'autres sites et en particulier au site où des phénomènes d'eutrophisation peuvent survenir.