Pour connaître l'état des sols et l'impact de certaines pollutions sur leurs écosystèmes, jusque-là, des indicateurs physico-chimiques étaient surtout utilisés. Ceux-ci permettent avant tout de détecter la présence de contaminants et leurs concentrations, sans toutefois pouvoir renseigner de manière complète sur le comportement de ces contaminants et la réaction des écosystèmes terrestres.

C'est pourquoi les recherches se développent aujourd'hui sur des indicateurs biologiques des sols qui permettent d'identifier les réponses biologiques d'un écosystème à une contamination. "L'évaluation de la qualité d'un sol ne se limite pas à mesurer la ou les dégradation(s) (baisse de fertilité, érosion, compaction…) ; elle nécessite aussi de s'intéresser aux fonctions et aux processus de cette (ces) dégradation (s)", estime Eric Blanchart, directeur de recherche à l'Institut de recherche pour le développement (IRD). Déjà utilisés pour l'eau et pour l'air, les bioindicateurs ont un véritable potentiel pour les sols, étant donné la richesse de la vie souterraine et terrestre.

L'Ademe a lancé, en 2004, un programme sur la bioindication des sols. Son objectif : développer et valider des indicateurs biologiques, afin d'aboutir à un référentiel national qui puisse être mis à disposition des acteurs économiques et publics. Les résultats de ce programme étaient restitués lors de deux journées, les 16 et 17 octobre à Paris.

Identifier les bioindicateurs pertinents

Il existe deux types d'indicateurs biologiques des sols : les indicateurs d'accumulation et les indicateurs d'effets ou d'impacts. Les premiers sont des organismes qui accumulent une ou plusieurs substances présentes dans leur environnement et permettent d'évaluer leur exposition. Les seconds renseignent sur les effets d'une exposition : modifications morphologiques, histologiques, cellulaires, métaboliques, comportementales ou de structure de population. Certains de ces indicateurs permettent de renseigner sur les effets précoces d'une pollution. D'autres permettent plutôt d'identifier les effets à long terme d'un stress.

Une première phase du programme sur la bioindication, menée de 2004 à 2008, a permis de tester des indicateurs biologiques sur le terrain et de sélectionner les plus aboutis et les plus prometteurs. La deuxième phase du programme, menée de 2009 à 2012, a permis de tester les indicateurs sélectionnés sur 13 sites ateliers ayant des usages différents : agricole, forestier, sol pollué… L'objectif était de valider leur pertinence, scientifique et économique, et de les hiérarchiser en fonction de leur sensibilité aux facteurs environnementaux (climat, pH du sol..) et aux perturbations (contaminations et usages du sol).

Zoom sur les sols pollués

Les études menées sur les sites pollués visaient particulièrement à évaluer le comportement des substances, leur biodisponibilité et leur transfert vers les premiers maillons de la chaine trophique, et de mesurer les effets de ces polluants sur les écosystèmes terrestres. Ce travail a permis de souligner que les indicateurs biologiques sont complémentaires des analyses physico-chimiques. "Ils révèlent des transferts sur sites de polluants métalliques qui ne sont généralement pas expliqués par les concentrations totales ou extractibles des métaux du sol", précise une des restitutions scientifiques du programme.

Pour mener à bien une telle analyse, plusieurs bioindicateurs doivent être utilisés, car ils n'explorent pas leur environnement de la même manière et ne fournissent donc pas les mêmes informations. Par exemple, la mesure de la proportion d'acides gras (Omega 3) sur les feuilles des végétaux présents sur site permet de déterminer si les plantes ont subit un stress, sans toutefois permettre de déterminer à quelle perturbation celles-ci ont réagit (métaux, HAP, pesticides…). Cette mesure permet donc de détecter un impact global. Un prélèvement d'une dizaine d'espèces végétales autochtones permettra de mesurer la concentration des métaux.

L'exposition d'escargots, qui sont des consommateurs de surface, sur le même site pendant 28 jours, renseignera sur la biodisponibilité de contaminants métalliques et sur l'exposition des consommateurs de niveaux supérieurs.

L'analyse des populations des vers de terre (diversité, espèces surreprésentées…), de nématodes (vers microscopiques), des acariens renseigne sur l'état et la qualité des sols.

L'ensemble de ces outils peut être utilisé tant dans la phase de diagnostic de l'état des sols que dans la gestion des sites pollués (mesure de l'état biologique d'un sol traité et de son potentiel usage futur). "L'aboutissement majeur de ce programme unique à l'échelle européenne par la multitude de paramètres testés et la variété des contextes étudiés, est la démonstration qu'il est possible de mettre en œuvre différents outils biologiques sur un site quel que soit son usage et qu'une partie de ces outils est déjà en voie d'être transférée à ses utilisateurs", indique Cécile Grand, de l'Ademe.

Mais les défis restent encore nombreux, notamment quant à la connaissance de la richesse variétale des sols ainsi que de la fonction des organismes dans les écosystèmes.