Le mercure (Hg) est un contaminant global qui menace de la santé des humains et des écosystèmes. Les efforts pour réduire les émissions anthropiques du Hg, tel que la Convention de Minamata sur le Mercure, sont essentiels à la conservation des écosystèmes et à la protection des humains. L’évaluation de l’exposition au Hg chez les espèces bio-indicatrices, comme les oiseaux, est un outil nécessaire à l’étude du Hg dans l’environnement et de la relation entre la réduction des émissions de Hg et sa biodisponibilité dans les écosystèmes et les chaines alimentaires. Ultimement, l’évaluation de l’exposition au Hg permettrait de mieux comprendre les risques. Les objectifs de cette recherche étaient de mieux comprendre les facteurs influençant les concentrations de Hg dans le sang et les plumes des oiseaux non-piscivores afin améliorer les évaluations d’exposition au Hg. Plus précisément, les objectifs étaient de: 1) identifier les facteurs qui influencent les concentrations de Hg dans le sang et les plumes des oiseaux de rivages d’Arctique, 2) développer et valider une méthode d’évaluation de l’exposition au Hg chez les oiseaux utilisant des tâches de sang séché (TSS) et 3) étudier les principaux processus biochimiques, la spéciation du Hg et sa répartition subcellulaire, afin de mieux comprendre la distribution du Hg dans les tissus d’embryons d’oiseaux et de nouveau-nés. Pour ce faire, j’ai mené des études de terrain, incluant l’évaluation de l’exposition du Hg à grande échelles chez plusieurs espèces à travers l’Arctique Nord-Américain, ainsi que des études de laboratoires, incluant le dosage au méthylmercyre (MeHg) de modèles d’espèce, soit la poule Livourne (Gallus gallus domesticus) et le diamant mandarin (Taeniopygia guttatato). Les études de terrains ont indiqué, en général, que les oiseaux de rivage d’Arctique présentaient un faible risque d'effets indésirables de l'exposition au Hg. Toutefois, certains individus peuvent faire face à une exposition dépassant les seuils de toxicité générant des effets néfastes pour leur santé. Les concentrations de Hg dans le sang des oiseaux de rivages d’Arctiques variaient dépendamment de l’espèce, du site de reproduction, ainsi que de l’interaction entre le site de reproduction et l'humidité de l'habitat d’alimentation, mais ne variaient pas avec l’année. Les concentrations de Hg dans le sang ont également été influencées dans une moindre mesure par certains facteurs physiologiques comme le sexe, la masse corporelle et le métabolisme du Hg, alors que la mue des plumes n’avait aucun effet. Les études de laboratoires ont démontré que les TSS, analysées avec un analyseur direct de Hg, représentaient une méthode efficace pour évaluer l’exposition au Hg chez les oiseaux. Les concentrations de Hg chez les poules Livourne obtenues avec les TSS étaient constantes pour divers traitements de l’entreposage. Les concentrations de Hg obtenues avec cette méthode se situaient à ± 8 % des concentrations du sang total pour tous les traitements (n=10). De plus, en ce qui a trait aux poules injectées au MeHg à travers leur coquille d’œuf, la répartition du Hg total dans les fractions subcellulaires était similaire entre les stades du développement. La répartition subcellulaire du Hg total était aussi semblable entre les goélands à bec cerclés (Larus delawarensis) exposés au Hg par transmission maternelle et les poules Livourne. Cette recherche permet d’améliorer l’évaluation de l’exposition au Hg grâce au développement d’une méthode innovatrice employant les TSS pour déterminer les concentrations de Hg sanguin chez les oiseaux. Cette méthode permet de réduire la charge logistique et les coûts associés à la collecte et l’analyse d’échantillons de sang récoltés sur le terrain. De plus, cette étude représente une avancée importante pour mieux comprendre des facteurs influençant la toxicocinétique du Hg chez les oiseaux sauvages ainsi que chez des modèles d’oiseaux exposés au MeHg par l’injection des œufs.

Mercury (Hg) is a ubiquitous environmental contaminant that poses a significant threat to the health of humans, wildlife, and ecosystems. Efforts to reduce anthropogenic Hg emissions, such as the United Nations Environmental Programme Minamata Convention on Mercury, are vital to the protection of human and ecosystem health. Mercury exposure assessments of bioindicator species, such as birds, are critical to monitoring Hg in the environment and understanding how reductions in Hg emissions relate to its bioavailability within ecosystems and food webs, and ultimately its risk. The overall objective of this work was to increase understanding of factors that influence blood and feather Hg concentrations in non-piscivorous bird species to improve Hg exposure assessments. The specific objectives included: (1) identifying factors that influence Hg concentrations of blood and feathers of Arctic-breeding shorebirds, (2) developing and validating a novel method to assess Hg exposure in birds using dried blood spots (DBS), and (3) investigating key biochemical processes, Hg speciation and subcellular distribution of Hg, to better understand Hg distribution across tissues of embryos and hatchling birds. To achieve these objectives, I conducted field studies, including a large-scale, multi-species Hg exposure assessment at sites across the North American Arctic, and laboratory studies, including methylmercury (MeHg) dosing of White Leghorn Chicken (Gallus gallus domesticus) and Zebra Finch (Taeniopygia guttatato). Field studies indicated that overall, Arctic-breeding shorebirds were at low risk of adverse effects of Hg exposure, but some individuals may exceed exposures that could result in adverse health effects. Blood Hg concentrations for Arctic-breeding shorebirds were influenced by species, breeding site, and the interaction between site and predominant foraging habitat moisture classification, but not by year. Feather Hg concentrations were influenced by species, sex, and year, but not breeding site. Laboratory studies indicated that DBS, analyzed using a direct Hg analyzer, are a good method to evaluate Hg exposure in birds. Mercury concentrations for entire chicken DBS were stable when subjected to time, temperature, and humidity storage treatments, with mean DBS Hg concentrations within ± 8 % of the whole blood for all treatments (n = 10). Further laboratory studies found the distributions of total Hg among liver subcellular fractions were similar among early-developmental time points for chicken dosed with MeHg via egg injection. Distributions were also similar between embryonic Ring-billed Gulls (Larus delawarensis), exposed to maternally-deposited MeHg, and chicken. This research aims to improve Hg exposure assessments with the development of a novel sampling method for using DBS to determine avian blood Hg concentrations, that can aid in reducing logistic burdens and costs of collecting and analyzing field collected samples. Additionally, this work advances the understanding of the extrinsic and intrinsic factors that influence Hg toxicokinetics in wild birds and a model avian species exposed to MeHg via egg injection.

Basu, Niladri (Supervisor)