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Evaluation environnementale en milieu aquatique

Mise en place d'un dispositif nationale de suivi à long terme des communautés d'invertébrés non-cibles dans les secteurs d'intervention des opérateurs publics de démoustication
B. Francés (EID Méditerranée) et L. Lagadic (INRA)

L’objectif général de l’étude était orienté vers le développement de méthodes d’évaluation du risque d’impact écotoxicologique des biocides (d’origine biologique et de synthèse) utilisés pour lutter contre les larves de moustiques en métropole et en Outre‐mer. Pour atteindre cet objectif, trois volets complémentaires ont été abordés :

 

  • Caractérisation, en termes de richesse et diversité taxonomiques, des communautés d’invertébrés aquatiques se développant dans les mêmes biotopes que les larves de Culicidés ciblées par les actions de démoustication ;
  • Proposition d’un indice biocénotique adapté aux milieux concernés par les actions de démoustication, permettant l’évaluation d’un risque éventuel des biocides sur les communautés d’invertébrés aquatiques ;
  • Développement d’un indicateur d’impact global des larvicides sur la dynamique des communautés d’arthropodes aquatiques, basé sur la mesure des activités chitobiase et chitinase, enzymes impliquées dans la mue chez les arthropodes.


Le but de l’étude était le développement de méthodes de suivi des communautés d’invertébrés aquatiques non‐cibles, et non l’acquisition de résultats permettant de se prononcer sur les éventuels effets non intentionnels des traitements antilarvaires, qui nécessiterait que les suivis s’inscrivent de façon pérenne dans les stratégies de lutte (compte tenu de l‘importante variabilité naturelle de la diversité des communautés d’invertébrés aquatiques non cibles dans les secteurs d’intervention).

La mise en œuvre et le déroulement de l’étude ont reposé sur une étroite coopération entre les opérateurs de démoustication, l’équipe Écotoxicologie et Qualité des Milieux Aquatiques de l’INRA de Rennes et l’équipe Écologie des Eaux Continentales de l’IMEP, Université Paul Cézanne, Aix‐Marseille.

Dispositif de suivi in situ de la richesse et de la diversité taxonomique des communautés d’invertébrés aquatiques non‐cibles

La mise en place du dispositif de suivi in situ des effets non intentionnels des traitements anti larvaires sur les invertébrés aquatiques dans l’ensemble des secteurs couverts par le programme LIFE + repose sur le protocole développé et mis en oeuvre depuis 1998 dans le Morbihan1 (Fig. 1). Les stations d’étude (Tableau 1) ont été choisies en fonction de l’habitat prédominant dans chaque secteur d’intervention et afin de couvrir une large diversité de situations phytoécologiques. Dans chaque station, une zone témoin et une zone traitée, soit au Bti, soit au S‐méthoprène, ont été identifiées.

Les agents des différents services de démoustication ont été associés aux échantillonnages dès le début du suivi. Dans chacun des services de démoustication, les agents impliqués dans le suivi ont reçu une formation, dispensée par les techniciens et scientifiques de l’INRA ou de l’IMEP, sur le protocole d’échantillonnage. Cette formation a eu lieu directement dans les stations proposées pour la mise en place du suivi.

Le caractère opérationnel du suivi des communautés d’invertébrés aquatiques nous a amenés à privilégier le niveau taxonomique le plus facilement accessible fournissant l’information la plus fiable. Cette stratégie représente un compromis entre l’obtention d’une information fiable dans un délai relativement court, compatible avec d’éventuelles prises de décision sur les mesures correctives à mettre en œuvre en cas d’impact avéré sur les communautés d’invertébrés non cibles.

L’analyse taxonomique des invertébrés échantillonnés a permis de calculer un certain nombre de descripteurs permettant de caractériser la communauté principalement en termes d’abondance (totale et par taxon) et de richesse et diversité taxonomiques. Ces descripteurs ont ensuite été analysés par des méthodes statistiques complémentaires visant à estimer les différences entre zone témoin et zone traitée. Cette approche comparative est la seule à même d’identifier des divergences entre les deux zones, mais il faut garder présent à l’esprit qu’elle ne permet pas d’attribuer sans équivoque ces divergences à la seule présence d’un produit larvicide. En effet, le fait qu’une communauté exposée soit différente d’une communauté témoin est la résultante de la combinaison, en proportions variables, des effets des variations de facteurs naturels et de ceux liés à la toxicité du larvicide.

 


1 Lagadic L., Roucaute M. & Caquet Th., 2013. Bti sprays do not adversely affect non‐target aquatic invertebrates in French Atlantic coastal wetlands. Journal of Applied Ecology, DOI: 10.1111/1365‐2664.12165.



Proposition d’un indice de risque spécifique des communautés d’invertébrés aquatiques exposées à des traitements antilarvaires

Afin de tenter d’extraire un signal plus spécifique de l’exposition aux larvicides, nous avons élaboré et testé un indice de risque spécifique des communautés d’invertébrés aquatiques (potentiellement) exposées à des produits de démoustication, appelé CREMOCO (Community Risk/Exposure to MOsquito COntrol practices).

CREMOCO représente le risque moyen pour une communauté exposée à un biocide. Pour le calcul de l’indice, la proportion de l’abondance de chaque taxon au sein de la communauté est associée à la valeur de risque qui associée à ce taxon pour un biocide donné.

L’indice CREMOCO a permis de mettre en lumière d’importantes différences de vulnérabilité des communautés dans les différentes stations. Le risque pour la faune de la station de Talissieu apparaît ainsi très faible. La raison de cette moindre vulnérabilité est peut‐être directement liée à ce type de milieu, mais pourrait peut‐être aussi s’expliquer par le long historique de traitement du site avant le début du suivi. A l’opposé, parmi toutes les stations, celles des Enfores et des Tourradons présentent les plus fortes valeurs de CREMOCO. Cela suggère que ces milieux doivent faire l’objet d’une vigilance particulière quant aux impacts potentiels des pratiques de démoustication. La mise en place d’un suivi à long terme dans les stations où les communautés d’invertébrés non cibles sont les plus vulnérables permettrait de valider ou de faire évoluer ces pratiques pour garantir le plus faible impact possible sur la faune non cible.

Les activités chitobiase et chitinases en tant qu’indicateur d’impact global des larvicides sur la dynamique des communautés d’arthropodes aquatiques

Dans des études précédentes, la mesure de l’activité chitobiase a été utilisée pour estimer la production secondaire de zooplancton marin ou dulçaquicole, et il a été montré que la taille et la biomasse des espèces zooplanctoniques étaient positivement corrélées avec le niveau d’activité chitobiase, avec une relation linéaire entre les deux types de paramètres. C’est grâce à ce type de relation que l’impact potentiel des traitements de démoustication sur la dynamique des communautés d’arthropodes pourrait être évalué. Pour ce faire, une phase de mise au point dans des conditions expérimentales, en laboratoire et in situ, était indispensable.

Les résultats obtenus en laboratoire ont montré que les activités chitobiase, chitobiosidase et endochitinase sont directement proportionnelles à la biomasse de daphnies, mais l’activité chitobiase est beaucoup plus sensible à l’augmentation de biomasse (Fig. 2). En outre, les trois activités enzymatiques fournissent la même information ; leur mesure est donc redondante, ce qui entraîne un surcoût qui, dans un contexte opérationnel, n’est pas souhaitable. Ce constat nous a conduits à privilégier, pour la suite de l’étude, l’activité chitobiase comme indicateur potentiel de la dynamique des communautés d’arthropodes.

Les valeurs de l’activité chitobiase mesurée dans l’eau de mares expérimentales (mésocosmes) sont significativement corrélées avec celles :

 

  • de la production secondaire du zooplancton (Pp, r = 0,42, p = 0,014),
  • de la production secondaire des arthropodes du plancton (Ppa, r = 0,36, p = 0,036)
  • des sommes de chacune de ces valeurs et de celle de la production secondaire des insectes émergents (Pp + Pe, r = 0,41, p = 0,016 ; Ppa + Pe, r = 0,35, p = 0,041).


La prise en compte des insectes émergents dans le modèle proposé soulève cependant la question de son utilisation dans le cadre de l’évaluation des effets non‐intentionnels des larvicides sur les arthropodes non‐cibles. En effet, dans certains cas, il est fort possible que les espèces cibles contribuent de manière significative à l’activité chitobiase. L’effet recherché sur les larves de moustiques risquerait donc d’émettre un faux signal positif (diminution de l’activité enzymatique) qui suggèrerait un impact sur l’ensemble des arthropodes. L’utilisation du modèle basé sur la production secondaire du zooplancton serait vraisemblablement préférable dans le contexte spécifique du suivi des effets non intentionnels de la démoustication.

La mise en œuvre du protocole de dosage de l’activité chitobiase en milieu naturel a été réalisée par des agents de l’EID Méditerranée ayant suivi une formation de trois jours au sein de l’équipe Ecotoxicologie et Qualité des Milieux Aquatiques à Rennes. A l’issue de cette formation, un protocole a été établi qui décrivait les différentes étapes du dosage de l’activité chitobiase dans l’eau, associé aux mesures de l’abondance des arthropodes aquatiques dans les deux stations d’étude du secteur Méditerranée (Les Enfores, traitée au Bti, et Pont des Tourradons, traitée au S‐méthoprène). Dans chaque station se trouvait une zone témoin, exempte de traitement larvicide.

L’étude n’a pas permis de valider l’utilisation de l’activité chitobiase comme indicateur de la dynamique des communautés d’arthropodes aquatiques. En particulier, la corrélation significative entre l’activité enzymatique et la production secondaire du zooplancton et des insectes émergents mise en évidence en mésocosmes n’a pas pu être reproduite sur le terrain, vraisemblablement pour des raisons techniques. Les étapes critiques de la mise en oeuvre opérationnelle du protocole ont été, pour la plupart, identifiées, ce qui laisse entrevoir des perspectives de finalisation de la phase de validation in situ.

Principales conclusions

•   Le dispositif de suivi des éventuels effets non‐intentionnels des larvicides utilisés pour la démoustication par l’ensemble des partenaires du programme LIFE+ est fonctionnel ; les opérateurs de démoustication disposent désormais de l’ensemble des éléments nécessaires à la mise en place d’une surveillance des espaces démoustiqués, surveillance reposant sur (i) l’identification de zones témoin et traitée les plus comparable possible du point de vue de leurs caractéristiques environnementales, (ii) la possibilité de procéder, dans chacune de ces zones et en parallèle, à des mesures de paramètres physico‐chimiques essentiels et à des prélèvements de la faune invertébrée présente dans l’eau et dans la partie superficielle du sédiment, et (iii) la maîtrise des étapes de préparation et conditionnement des échantillons permettant l’identification taxonomique des invertébrés qu’ils contiennent. L’ensemble des étapes de ce protocole a été validé par des publications scientifiques de haut niveau1,2, ce qui permet de considérer qu’en l’état, cet outil peut désormais être utilisé en routine dans le cadre de suivis des effets non intentionnels associés aux pratiques de démoustication.

•    L’indice CREMOCO pourrait être utilisé pour identifier les secteurs à risque vis‐à‐vis des larvicides actuellement utilisés ou utilisables dans le futur, au regard de la vulnérabilité des communautés d’invertébrés aquatiques non‐cibles ; cet indice peut potentiellement être appliqué aux communautés d’invertébrés terrestres.

•    Si l'activité chitobiase peut être un outil valable pour donner une image synthétique la dynamique des communautés d'arthropodes, son interprétation peut se révéler délicate dans le cas du suivi des effets non intentionnels de la démoustication sur les invertébrés aquatiques non‐cibles dans la mesure où elle prend également en compte la dynamique des populations de moustiques. Les prochains développements de cette méthode relèvent désormais d'activités de recherche à caractère plutôt fondamental (compréhension des mécanismes), permettant de consolider les bases cognitives nécessaires au développement d’un outil opérationnel.

Perspectives

Deux axes prioritaires, en directe continuité avec les études réalisées, mériteraient d’être explorés :

1.    Mise en place d’un observatoire des pratiques de démoustication à l’échelle du territoire national (en France hexagonale et en Outre‐mer) (Fig. 3), voire de l’Europe, reposant sur un réseau pérenne de stations d’étude permettant notamment (i) le suivi des effets non intentionnels, (ii) l’optimisation des conditions d’utilisation des larvicides actuellement disponibles, (iii) l’exploration de méthodes de lutte alternatives (e.g., tests de nouvelles molécules et associations de molécules, exploration de modes de gestion ou d’aménagements hydrauliques visant à réduire la productivité des gites larvaires, etc.).

2.    Constitution d’une base de données de toxicité de produits anti larvaires actuellement utilisés et potentiellement utilisables dans le futur, sur les espèces d’invertébrés non‐cibles inféodés aux milieux démoustiqués (en France hexagonale et en Outre‐mer), de façon à identifier les espèces à risque et à consolider les indices permettant d’évaluer le risque environnemental spécifiquement lié aux pratiques de démoustication.

 

 


2 Caquet Th., Roucaute M., Le Goff P. & Lagadic L., 2011. Effects of repeated field applications of two formulations of Bacillus thuringiensis var. israelensis on non‐target saltmarsh invertebrates in Atlantic coastal wetlands. Ecotoxicology and Environmental Safety, 74, 1122‐1130.


 

Figure 1. Représentation schématique des différentes étapes du protocole de suivi des communautés d'invertébrés aquatiques dans les secteurs d'intervention des opérateurs de démoustication

 

 

Tableau 1. Localisation des stations retenue pour le déploiement du dispositif de suivi des effets non intentionnels de la démoustication sur les communautés d'invertébrés aquatiques

*Stations suivies par l’Equipe Ecologie des eaux continentales de l’IMBE (Université Paul Cézanne).

 

 


Figure 2. Relation entre les activités chitobiase, chitobiosidase et endochitinase mesurées dans l'eau et la biomasse (exprimée en poids sec) de daphnies (Daphnia magna)

 

 


Figure 3. Proposition d'un observatoire national du suivi des pratiques de démoustication à l'échelle du territoire national