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Un article issu des travaux du LIEC a été sélectionné par les éditeurs de l’American Chemical Society (ACS) dans leur rubrique Editors’ Choice, qui met en lumière des recherches jugées majeures pour leur impact et leur potentiel à susciter un large intérêt public.
Cet article "Bioaccumulation Dynamics of Metal Ions and Complexes by Aquatic Organisms: An Extended Best and Michaelis−Menten Framework for the Interplay between Chemodynamics, Bioavailability, and Biouptake Kinetics" par J.F.L. Duval, H.P. van Leeuwen et R.M. Town a été récemment accepté dans ACS Environmental Au (doi : https://doi.org/10.1021/acsenvironau.5c00293 ).
Cette étude élabore un cadre théorique permettant de comprendre la bioaccumulation des métaux au-delà des limites du Modèle du Ligand Biotique (BLM) fondé sur les équilibres chimiques. En intégrant la dynamique de la spéciation des métaux en milieu aquatique à la cinétique de l'absorption biologique (biouptake), ce formalisme prédit la biodisponibilité des métaux dans des conditions où BLM échoue, telles que dans les milieux présentant une forte complexation métallique, une absorption limitée par la diffusion et/ou une internalisation des complexes métalliques.
La théorie rend compte du transport réactif des ions métalliques libres et des complexes, en incorporant différents mécanismes d'absorption par diffusion facilitée et passive. Des expressions de type « Best étendu » sont dérivées pour le flux d'absorption métallique en couplant la chémodynamique métallique extracellulaire (couplage entre processus de diffusion et de complexation) avec les cinétiques d'absorption de Michaelis-Menten.
Cette approche fournit une vision théorique unifiée pour diverses situations de bioaccumulation d’espèces métalliques, notamment l'absorption de complexes lipophiles, et l'absorption concomitante de métaux libres et complexés via des voies de diffusion facilitée distinctes ou partagées, avec des inhibitions compétitives, non compétitives ou incompétitives. Des exemples computationnels sont détaillés pour illustrer l'interaction complexe entre la dynamique de transport des espèces métalliques et la cinétique d'absorption pour tous les différents scenarios de bioaccumulation, en examinant particulièrement comment le flux d'internalisation des métaux ioniques (formes libres) est impacté par la biodisponibilité et la labilité des complexes métalliques, qu'ils soient ou non internalisés.
Les bénéfices du formalisme sont illustrés par l'analyse de données expérimentales sur l'absorption d'une terre rare, le néodyme (Nd), par la microalgue Chlamydomonas reinhardtii en l'absence et en présence de ligands organiques.
Cette analyse permet non seulement de dériver des paramètres clés d'absorption et de bioaffinité métallique, mais elle fournit également une preuve solide de l'incapacité du BLM à décrire les données.
L'interprétation quantitative des données de bioaccumulation du Nd conduit à l'identification de deux mécanismes d'absorption potentiels, et une méthodologie pour les distinguer est discutée.
Dans l'ensemble, ce travail établit un fondement théorique pour prédire la dynamique de bioaccumulation des métaux dans les systèmes aquatiques, remettant en question la perception courante de la biodisponibilité des métaux basée sur la thermodynamique chimique.
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11 | 05 | 2026