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"Il y a un gap entre la mesure toxique et le fonctionnement écologique"

La métrologie de l'eau en quête de renouveau Actu-Environnement.com - Publié le 23/05/2016

Difficile de faire le lien entre le niveau de toxicité observé dans le milieu et l'état de conservation des écosystèmes. L'Irstea a lancé de nombreux travaux pour corréler les informations. Arnaud Chaumot, chercheur à l'Irstea nous les détaille.

La métrologie de l'eau en quête de...  |    |  Chapitre 4 / 5
Environnement & Technique N°358 Ce dossier a été publié dans la revue Environnement & Technique n°358
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Actu-Environnement : Quelles sont les limites à l'utilisation de la biosurveillance dans l'évaluation de la qualité des milieux aquatiques ?

Arnaud Chaumot : La biosurveillance peut prendre deux formes : passive ou active. Il peut s'agir de regarder sur le plan physiologique comment les espèces réagissent au milieu. La présence de pesticides, par exemple, peut induire des modifications des marqueurs enzymatiques qui peuvent être mesurées par des tests biochimiques. En pêchant certaines espèces de poissons particulièrement sensibles, et en recherchant ces biomarqueurs, nous sommes ainsi capables de démontrer la présence et l'impact biologique de pesticides dans le milieu.
 Mais c'est une approche peu opérationnelle. Il faut que l'espèce qui nous intéresse soit présente dans le milieu visé. La date de prélèvement, la saison et la sensibilité de la population prélevée sont des sources de variabilité qui posent des problèmes d'interprétation des résultats et donc une incertitude sur le diagnostic que l'on veut établir. De plus, le poisson pêché se déplace dans son milieu, ce qui rend difficile la mise en relation de l'impact écotoxicologique avec le milieu étudié.

AE : En quoi consiste la biosurveillance active ?

AC : La biosurveillance active qui s'appuie sur la transplantation d'organismes permet de réduire certaines de ces incertitudes dans l'objectif de pouvoir comparer les mesures entre stations, entre rivières et entre dates. A l'instar des travaux sur la moule développés pour la surveillance des milieux littoraux, les tests d'encagement de crustacés (gammares) développés par Irstea, s'inscrivent dans cette biosurveillance active pour les milieux continentaux. Les individus issus d'une même population sont calibrés et exposés dans le milieu pour un temps donné. Les incertitudes de temps et d'espace sont alors réduites, les niveaux de réponses biologiques enregistrées pouvant être comparées à des valeurs de référence définies pour le test développé. Mais cette méthode présente ses propres limites. Nous avons mis au point une sonde qui permet de noter, classer et comparer entre elles les rivières en matière de contamination et de toxicité. Par contre, tout le travail reste à faire quand on veut utiliser cette note de toxicité pour comprendre la dégradation écologique du milieu.

AE : Pourquoi ?

AC : Le test n'est pas calé sur ce que vivent les organismes dans leur milieu. La sonde gammares va nous dire s'il y a contamination ou non et donnera une note de toxicité au milieu. Elle ne dira pas si le contaminant est impactant pour l'écosystème. Nous avons donc un gros travail d'extrapolation à faire à partir de cette note. Quel lien peut-on trouver avec la survie des espèces d'invertébrés ou de l'écosystème global ? Il y a un gap entre la mesure toxique et le fonctionnement écologique.

De plus l'organisme que nous exposons dans le milieu est naïf vis-à-vis de la contamination contrairement aux organismes présents dans le milieu. Nos organismes sont sensibles au cadmium par exemple. Mais dans leur milieu naturel, les organismes ou les populations peuvent s'adapter à la présence de ce métal. Les individus autochtones peuvent potentiellement supporter des concentrations supérieures aux organismes que nous utilisons pour nos tests.

A l'inverse, les espèces présentes dans le milieu sont parfois plus sensibles, plus vulnérables en fonction des conditions d'habitat ou des stress environnementaux : prédation, parasitisme, température. La pression chimique n'est qu'un facteur parmi d'autres qu'elles supportent plus ou moins bien.
 Résultat, une même note de toxicité peut être indicatrice d'un impact très grave pour une population dans un milieu donné et pas du tout dans un autre. Une note peut expliquer l'extinction d'une population déjà exposée à une prédation importante. La même note, dans une autre rivière, ne sera pas indicatrice d'une extinction de l'espèce.

AE : Menez-vous des travaux pour affiner votre approche ?

AC : 
L'Irstea suit les populations dans les milieux pour relier les modifications physiologiques à l'impact sur les écosystèmes. Nous avons plusieurs approches, très empiriques. Nous sommes, par exemple, en train d'acquérir sur de nombreuses rivières des notes de toxicité. Nous allons chercher à les corréler avec la note biodiversité observée par nos collègues écologues (bioindication écologique).
 Cette corrélation nous permettra d'en déduire des seuils pour lesquels nous n'avons jamais constaté de populations en bon état. Le projet a commencé il y a un peu plus d'un an. Nous avons encore deux à trois ans de travaux en partenariat avec l'Office national de l'eau et des milieux aquatiques (Onema).

Nous développons également une autre approche via la description des mécanismes de développement des populations (démographie). Nous modélisons les dynamiques de populations des espèces pour essayer de prédire, à partir du niveau de toxicité mesuré, si une population peut se maintenir ou pas. Cette modélisation se base sur des hypothèses validées expérimentalement au laboratoire du type : un gammare qui mange deux fois moins produit 25% d'œufs en moins. Or, si on enlève un quart des œufs, cela diminue de x% le nombre d'individus produits sur l'année. A un moment donné, ces deux approches vont se rejoindre : observation dans les milieux et modélisation seront confrontées pour établir des indicateurs de la dégradation écologique potentiellement incriminable à la pression toxique s'exerçant sur le milieu du fait notamment de la contamination chimique par certaines substances.

AE : Quelle place va prendre la biosurveillance dans les années à venir ?

AC : Avec ces travaux, nous sommes en train de combler certaines lacunes de l'écotoxicologie pour son utilisation dans les milieux. Lacunes qui expliquent pourquoi ce type d'outil n'a pas été sollicité en 2000 lors de la publication de la directive cadre sur l'eau (DCE). L'objectif de la DCE n'est pas que les individus soient en bonne santé (sauf l'Homme), mais que les communautés et les populations soient présentes et fonctionnent correctement dans nos écosystèmes littoraux et continentaux. Aussi, les approches écologiques de bioindication, qui permettent d'établir l'état de ces communautés, ont pleinement rempli ce rôle de description de l'état écologique de nos cours d'eau.

Mais aujourd'hui, nous arrivons dans le dur de la DCE avec le besoin de restaurer les milieux. Il faut désormais identifier les causes de dégradation. La bioindication essaie de devenir plus spécifique en définissant de nouveaux indicateurs de l'état des communautés sensibles aux différents types de pressions (hydromorphologie, eutrophisation,…). Les approches de biosurveillance issues de l'écotoxicologie qui commencent à être opérationnels, déployables et disponibles pour la gestion des milieux, viennent compléter ces outils par des indicateurs de l'impact de la contamination des milieux aquatiques par les micropolluants.

Propos recueillis par Florence Roussel

© Tous droits réservés Actu-Environnement
Reproduction interdite sauf accord de l'Éditeur.

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