Construction de la stratégie de recherche et de l’interdisciplinarité

7.1.1. Une stratégie basée sur un couplage innovant d’approches

La contamination des eaux par des bactéries fécales provenant de troupeaux suppose une survie minimum de ces populations après leur émission dans l’environnement, et des

stockages dans des réservoirs environnementaux, notamment sur et dans les sols, plus ou

moins durables et susceptibles d’entretenir la contamination de l’eau. La contamination

153 _{N Schaffter 1999 Impact de l’exploitation des Alpages sur la qualité des eaux Thèse EPFL Lausann).}

154 _{Gril J.- J., Dorioz J.- M., 2004 - Des bassins versants de recherches aux bassins opérationnels : quels bassins} versants pour connaître et maîtriser les pollutions diffuses ? Ingénieries, 39 p. 3- 16. (84)

nécessite par ailleurs l’existence d’extractions à partir de ces réservoirs et de transferts

hydriques, c'est- à- dire de processus couplant, émissions, stockages, écoulements d’eau et

créant ainsi des flux et in fine, des exportations à l’exutoire. L’intensité des exportations dépend de cette chaîne de phénomènes « macroscopiques » qui se développent jusqu’à l’échelle paysage.

D’autres phénomènes plus « microscopiques », affectant l’état des populations microbiennes fécales, interviennent. Les bactéries entériques libérées dans l’environnement subissent un stress lié au passage dans un milieu forcément oligotrophe, correspondant à des conditions biotiques et abiotiques éloignées de leur optimum de croissance et moins favorables que celles de leur habitat primaire (tractus digestif des animaux à sang chaud). Le maintien de populations entériques dans l’environnement –surtout dans la durée- dépend en conséquence de la mise en place de processus de survie155 et de stratégies adaptatives qui peuvent aboutir à des changements dans la structure génétique des populations.

La principale innovation apportée par Pastor résulte du couplage d’approches permettant une étude conjointe de ces deux catégories de phénomènes de nature et d’échelle différentes. Sont ainsi pris en compte simultanément:

1) d’une part, les dynamiques associées au transfert de E.coli à l’échelle bassin versant; les études reposent sur des suivis quantifiés du devenir des populations d’E.coli dans l’environnement de montagne, depuis leur introduction par les déjections, leurs réservoirs environnementaux, jusqu’aux transferts vers l’exutoire du bassin ; cette approche apporte des connaissances spécifiques sur les transferts et leurs régulations ;

2) d’autre part, les processus de sélection et d’adaptation microbiens révélés par des changements de structure des populations d’E.coli au cours de la chaîne de phénomènes et d’étapes assurant le transfert.

Les changements de structure génétique observés permettent de générer des hypothèses relatives au fonctionnement écologique de ces populations microbiennes dans les écosystèmes prairiaux de montagne. Dans le détail, nos résultats contribuent à caractériser les évolutions de structure des populations d’E.coli dans les différents compartiments du bassin versant et à comprendre le rôle du milieu et des durées de stockage vis- à- vis de la sélection et/ou adaptation de certaines populations lors des transferts. Ils fournissent aussi une « signature

génétique » spécifique de certains stocks, signature que nous avons cherché à utiliser comme

indicateur de l’origine fine des populations de E.coli exportées à l’exutoire.

Ce couplage est au cœur de notre stratégie de recherche et de la construction de notre démarche interdisciplinaire. D’autres informations complémentaires sont disponibles dans Pastor pour compléter l’analyse des « stratégies écologiques » de E.coli dans l’environnement en relation avec la nature fine de ses réservoirs environnementaux. Il s’agit de:

1) la possibilité de comparer partiellement l’évolution des populations d’E.coli (considéré comme un modèle type de bactérie fécale) et celle de bactéries telluriques types (Pseudomonas flurorescents),

155 _{Roszak DB, Colwell RR. 1987. Survival strategies of bacteria in the natural environment. Microbiol Rev.} 51:365- 379. Aertsen A, Michiels CW. 2004. Stress and how bacteria cope with death and survival. Crit Rev Microbiol. 30:263- 273

2) la prise en considération de souches d’E.coli potentiellement pathogènes pour l’homme, les STEC, dont le comportement dans le contexte pastoral est peu connu .

7.1.2. Importance de la caractérisation du terrain

La caractérisation du terrain d’étude participe aussi à l’élaboration de la stratégie de recherche de Pastor et fédère les disciplines. Le terrain est plus qu’un simple support expérimental, c’est un modèle naturel dont la conceptualisation vis- à- vis du phénomène étudié (un transfert de pollution) représente un résultat important et à portée générale. Ce principe se traduit par le choix d’étudier un bassin versant, objet représentatif du problème traité, et par la sélection d’un site à la fois homogène (un seul mode d’entrée des déjections, un seul mode d’occupation de sols, la prairie permanente, une zone inhabitée et sans infrastructure…) et hétérogène en terme de milieux biophysiques, avec notamment une grande diversité et mosaïque de sols et de végétations. L’avantage est de disposer à la fois d’une unité pertinente en termes de gestion et de transfert, et d’une bonne variabilité des conditions et d’intensité de stress physiques, chimiques et biologiques, s’exerçant sur les microorganismes entériques introduits avec les déjections. La difficulté est la relative complexité en matière d’hydrologie (divers types d’aquifères sur un petit bassin). L’exploitation pastorale ajoute de la complexité en induisant des effets en retour des déjections sur les végétations et les sols, à court et moyen termes. Dans ce contexte, la caractérisation du milieu ne peut pas se limiter à une simple description préalable de chaque facteur ayant un effet supposé sur la dynamique des contaminants fécaux; c’est une véritable

analyse systémique qui est nécessaire pour cadrer les stratégies d’échantillonnage et

caractériser les divers niveaux pertinents de variabilités spatiales et temporelles). Un tel diagnostic a permis à nos stratégies d’évoluer au fil du projet pour s’adapter à de résultats inattendus (notamment la survie prolongée des E.coli dans certains milieux étudiés et l’abondance de Pseudomonas fluorescents dans les déjections).

7.1.3. Deux concepts opérationnels

Deux concepts nous ont permis de structurer un diagnostic du terrain adapté à la stratégie de recherche et au terrain d’étude retenus.

1) La notion de « faciès pastoral »; elle sert à définir les stations de référence représentatives