Bioaccumulation of some Heavy Metals (Cadmium and Lead) and oxidative stress in Sphyraena Barracuda (Marine Fish) at Kpeme and Gbodjome (South of Togo)

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Bioaccumulation de Quelques Métaux Lourds (Cadmium et Plomb) et Stress Oxydatif chez Sphyraena Barracuda (Poisson Marin) à Kpémé et à Gbodjomé (Sud-Togo)

Mamatchi Mélila, Idès Bilabina, Bidossessi Victor Saturnin Houndji, Lumo mi Awaga, Tchangbédji Gado, Wiyao Poutouli, Maclewè Tchaou, Kissao Gnandi, Chantal Goto4, Ananivi Doh, Comlan Sanda, Kou’santa Amouzou.

ABSTRACT
The present survey is led in the goal to determine the impact of the bioaccumulation of the heavy metals on the marin fauna at Kpémé. To reach this goal, levels of Pb and Cd in the liver, kidneys, heart and gills of Sphyraena barracuda of the togolese coast in the area of Kpémé and Gbodjomé villages are determined, using Bulk Scientific Atomic Absorption Spectrophotometer. The activity of catalase (CAT) and glutathione-s-transferase (GST) were evaluated as well as concentrations of glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA). The trend of bioaccumulation of Pb was higher than that of Cd in all organs and the order of concentration was: Cd- liver > gills > kidney > heart, Pb- liver > kidney > gills > heart. The levels of Pb and Cd are between 1.18 – 7.54 ppm in liver; 1.03 – 6.28 ppm in the kidneys, 1.13 – 5.60 ppm in the gills and 0.11 – 3.70 ppm in the heart. GST activity was significantly increased in the liver, kidneys and heart, respectively by 53%, 55% and 39% while it decreased by 38% in the gills of Sphyraena barracuda from Kpémé compared to that Gbodjomé (P < 0.001). On the contrary, catalase (CAT) activity was significantly decreased by 26%, 21%, 37% and 9% respectively in the liver, kidney, gills (P < 0.001) and heart (P < 0.05) of fish from Kpémé compared to that found in the organs of fish from Gbodjomé. GSH concentration were significantly increased (P < 0.001) by 71%, 73% and 43% respectively in the liver, kidneys and heart, but decrease by 39% in the gills (P < 0.001). MDA levels in the organs of Sphyraena barracuda from Kpémé were significantly increased (P < 0.001) in the liver, kidneys, heart and gills, respectively by 168%, 93%, 148% and 53% compared to that Gbodjomé. Overall, the results show that alteration in the antioxidant enzymes, glutathione system and induction of lipid peroxidation reflects the presence of heavy metals including Cd and Pb which may cause oxidative stress in the fishes, and hence in species of marine fauna of the coast of Togo at Kpémé.
Key words: Kpémé, Cd, Pb, S. barracuda, bioaccumulation, oxidative stress.

RESUME
La présente étude est menée dans le but de déterminer l’impact de la bioaccumulation des métaux lourds sur la faune marine à Kpémé. Pour atteindre ce but, les teneurs en Pb et en Cd dans les organes de Sphyraena barracuda de la côte togolaise à Gbodjomé et à Kpémé, sont déterminées par spectrophotométrie d’absorption atomique à la flamme. L’activité de la catalase (CAT) et celle de la glutathion-s-transférase (GST) ont été évaluées de même que les concentrations du glutathion (GSH) et de la malondialdéhyde (MDA). La tendance de bioaccumulation du Pb a été supérieure à celle du Cd dans tous les organes et l’ordre de concentration a été le suivant : Cd- foie > branchies > reins > coeur ; Pb- foie > reins > branchies > coeur. Les concentrations du Pb et du Cd se sont situées entre 1,18 et 7,54 ppm dans le foie ; 1,03 et 6,28 ppm dans les reins ; 1,13 et 5,60 ppm dans les branchies ; 0,11 et 3,70 ppm dans le coeur. L’activité de la GST a augmenté significativement dans le foie, dans les reins et dans le coeur respectivement de 53% ; 55% et 39% alors qu’elle a diminué de 38% dans les branchies des poissons à Kpémé comparativement à ce qui a été observé à Gbodjomé (P < 0,001). Par contre, l’activité de la catalase a significativement diminué et la diminution est de 26% ; 21% ; 37% et 9% respectivement dans le foie, les reins, les branchies (P < 0,001) et le coeur (P < 0,05) des poissons de Kpémé par rapport à celle trouvée dans les mêmes organes à Gbodjomé. Les concentrations du GSH ont augmenté significativement (P < 0,001) de 71% ; 73% et 43% respectivement dans le foie, les reins et le coeur, avec une diminution de 39% dans les branchies (P < 0,001) au niveau des poissons capturés à Kpémé par rapport à celles des organes de poissons de Gbodjomé. Les teneurs de la MDA ont significativement augmenté (P < 0,001) à Kpémé dans le foie, les reins, les branchies et le coeur des poissons respectivement de 168% ; 93% ; 148% et 53% comparées à celles observées à Gbodjomé. Dans l’ensemble, les résultats ont montré une altération des enzymes antioxydantes, du système du glutathion et une induction de la peroxydation lipidique à cause de la présence du Cd et Pb qui provoquent un stress oxydatif chez les poissons, et donc chez les espèces de la faune marine à Kpémé.
Mots clés: Kpémé, Cd, Pb, S. barracuda, bioaccumulation, stress oxydatif