Discussion générale, Conclusion et
Perspectives.
CemOA : archive ouverte d'Irstea / CemagrefLes objectifs de ces études étaient multiples :
- Qualifier et quantifier les impacts des pesticides sur les biofilms des cours d’eau, à différents niveaux d’organisation biologique ;
- Caractériser les effets écologiques et les éventuelles interactions de mélanges de pesticides sur les communautés périphytiques ;
- Observer les caractéristiques de sensibilité et de tolérance d’espèces aux différents modes d’action toxiques et tester la pertinence des différents descripteurs fonctionnels et structurels ;
La première étude visait à démontrer les effets potentiels à long terme des mélanges de pesticides à des concentrations réalistes. Les différents descripteurs suivis, ont permis de voir à quel niveau d’organisation les effets étaient les plus importants. La seconde étude a permis de travailler à l’échelle de la communauté afin d’étudier les changements de sensibilité et de structure sous l’impact des extraits de POCIS. Enfin, la dernière étude a permis de présenter les effets du norflurazon seul du fait de sa présence majoritaire dans la Morcille lors des échantillonnages passifs.
Lors de chaque étude, l’impact des toxiques contenus dans les extraits de POCIS ont été évalués à différents niveaux d’organisation :
- au niveau du biofilm dans son ensemble par la mesure de la biomasse (poids sec et matière sèche sans cendre), de l’activité et du rendement photosynthétique ;
- au niveau de la communauté diatomique par la mesure de densité cellulaire, d’indices de diversité et de déterminations spécifiques.
Les analyses des teneurs en pesticides pour l’année 2009, et les analyses des extraits de POCIS ont permis de démontrer la présence d’un gradient de pesticides entre l’amont et l’aval ainsi que la présence majoritaire d’herbicides à l’aval, en particulier du norflurazon et de son métabolite. Sur la Morcille, les herbicides sont appliqués de Mars à Avril alors que les fongicides sont appliqués de Mai à Juin (Gouy et Nivon 2006).
Concernant les résultats obtenus, les trois études réalisées n’ont pas permis de déterminer une variation importante de la richesse spécifique, et le biofilm était constitué majoritairement d’algues brunes plus précisément de diatomées.
La première étude n’a pas démontré d’effet significatif des extraits de POCIS sur le biofilm
La communauté diatomique :
inventaires floristiques, densités cellulaires
Le biofilm:
PS, MSSC, Chl.a,
Figure 63. Schématisation des niveaux d’organisation.
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les conditions en microcosmes, assez différentes des conditions naturelles. En effet, toutes les espèces présentes au départ, n’ont pas la même faculté à se développer ni à se reproduire dans ces canaux.
La méthode PICT, objectif de la seconde étude, a pour but d’évaluer le changement de sensibilité et de structure des communautés suite à une exposition prolongée aux extraits de POCIS. Cette méthode est basée sur le fait qu’une communauté exposée à un contaminant s’adapte et devient tolérante à cette substance.
Le test écotoxicologique a permis de mettre en évidence une inhibition du rendement photosynthétique aux concentrations les plus fortes. Ainsi les toxiques contenus dans les
extraits de POCIS altèrent le biofilm dans son ensemble. Les calculs de CE50 ont permis de
mettre en évidence une CE50 plus élevée pour le biofilm issu de Saint-Ennemond, donc
celui-ci est plus tolérant au toxique. L’analyse qualitative de la communauté des diatomées a démontré une différence structurelle entre la communauté de Saint-Joseph située à l’amont et de Saint-Ennemond située à l’aval. Les espèces dominantes sont différentes ce qui pourrait
expliquer les différences de CE50.
Cependant, aucune variation n’a été relevée entre les échantillons à T0 et au temps final pour
les deux communautés. Ceci explique l’absence de variation des CE50 après les douze jours
d’exposition. Il est important de souligner que les molécules majoritairement présentes dans les extraits de POCIS étaient le norflurazon et deux fongicides le tébuconazole et le dimétomorphe. La présence de ces deux fongicides, à l’intérieur des extraits de POCIS peut également expliquer l’absence d’effets significatifs sur le biofilm, car leurs cibles sont essentiellement les champignons.
Dans le bio-essai seul un descripteur, le taux de mortalité, estime un effet du norflurazon, à la concentration la plus élevée de la gamme soit 1068,2µg/l. L’analyse en composante principale a démontré qu’Achnanthidium minutisimum était plus présente aux concentrations élevées en toxiques alors qu’Eolimna minima était plus présente aux concentrations les plus faibles. Ceci est également démontré dans l’étude des effets à long terme. Achnanthidium minutissimum serait donc une espèce relativement tolérante au toxique. Cependant en milieu naturel, sa présence a été démontrée de manière plus prononcée à la station Saint-Joseph (Morin et al, 2010). Ceci peut s’expliquer par la présence d’un gradient de nutriments et d’un gradient de métaux qui pourraient expliquer la distribution des différentes espèces de diatomées. C’est en effet le cas d’Achnanthidium minutissimum, qui est une espèce oligotrophe. Sa disparition à l’aval, peut être liée à l’augmentation de nutriments à la station saint-Ennemond. Ainsi, il est important de tenir compte des autres substances présentes dans le cours d’eau et qui influence également la structure du biofilm.
L’étude du biofilm dans son ensemble a été effectuée au travers de deux descripteurs : le poids sec/ matière sèche sans cendre et l’activité photosynthétique. Le premier n’a jamais démontré une différence significative entre les différents biofilms testés. L’efficacité de l’étude de la biomasse n’a donc pas été démontrée dans ses études L’activité photosynthétique, au contraire dans le cadre du PICT et du bio-essai, a prouvé les effets des toxiques sur le fonctionnement du biofilm.
L’étude de la communauté diatomique a été suivie par la densité cellulaire et le taux de mortalité. La densité de cellules vivantes a démontré les mêmes résultats que le suivi du rendement photosynthétique. En effet, les microcosmes favorisant majoritairement le développement de diatomées, ce sont elles qui constituent le biofilm et répondent aux expositions de toxiques. Ces deux descripteurs sont fortement corrélés, comme cela a été démontré sur la figure 58, ainsi, il serait peut être intéressant dans ce type d’études de n’utiliser qu’un seul de ces deux descripteurs. Enfin, l’analyse qualitative de la communauté est un descripteur très intéressant. En effet, l’étude structurelle de la communauté a démontré la variabilité entre l’amont et l’aval et a permis d’émettre des hypothèses sur certaines espèces plus tolérantes aux toxiques.
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D’une manière générale, dans le cadre d’études des effets de pesticides, il est intéressant de pouvoir coupler les descripteurs fonctionnels et les descripteurs structurels, ceci ayant également été démontré par Dorigo et al, en 2007.
Le présent rapport constitue une première approche de la connaissance des effets de mélanges de pesticides. Les études réalisées dans le projet Concerto ont été réalisées à partir de concentrations réalistes grâce à l’utilisation des échantillonneurs passifs. Ces derniers sont très intéressants car ils permettent d’avoir un suivi continu des concentrations en cours d’eau en toxiques. Il serait intéressant par la suite de travailler sur les substances décelées dans la Morcille, séparément par le biais de tests écotoxicologiques afin de déterminer lesquels ont le plus d’impact. À partir de cette base, il serait ensuite intéressant de connaitre les interactions synergiques ou antagonistes possibles entre ces mêmes substances. En effet, il est pour l’instant très difficile de connaitre les effets des mélanges de pesticides. Cette étude a démontré l’absence d’effets à des concentrations réalistes, cependant le bio-essai a montré un effet du norflurazon à de fortes concentrations. La répétition de l’étude des effets à long terme pourrait également permettre, en augmentant la durée d’exposition, d’observer des effets potentiels.
Enfin, les extraits de POCIS ont piégé, en grande quantité, la présence de métabolites de certaines substances et notamment le métabolite du norflurazon, le desmethyl-norflurazon. Peu d’études ont été menées sur ce métabolite : il serait donc intéressant de tester sa toxicité sur le biofilm. CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
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CemOA : archive ouverte d'Irstea / CemagrefANNEXE 1
Résultats des analyses de POCIS (8).
Concentrations en ng/ml Échantillons
Fénitrothion Flazasulfuron Spiroxamine Chlorpyriphos E Flufénoxuron
Témoin nd nd <LQ nd nd M3 <LQ <LQ 33 12 nd LQ ng/l 5 4 0,2 4 4 Concentrations en ng/ml Échantillons Diuron Dichloroaniline 3-(3,4- dichlorophényl-1méthylurée) Isoproturon Dimétomorphe Témoin <LQ <LQ nd nd nd M3 84 <LQ 13 nd 520 LQ ng/l 1 2 1 1 2 Concentrations en ng/ml Échantillons
Procymidone Tébuconazole Azoxystrobine Carbendazime Diflufénicanil
Témoin nd nd <LQ <LQ <LQ
M3 23 832 209 <LQ <LQ
LQ ng/l 4 2 1 1 4
Concentrations en ng/ml Échantillons
Norflurazon Norflurazon-desmethyl Chlorpyriphos M
Témoin <LQ nd <LQ M3 113 1119 <LQ LQ ng/l 1 2 4 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
ANNEXE 2
Résultats des analyses d’eau synthétique,
effectuées par le laboratoire de chimie.
20/04/10Analyse Résultat Unité quantificationLimite de
pH 7,36 unité pH 1 Conductivité électrique (25°C) 138 µS/cm 5 Nitrate (en NO3) 8,83 mg/l 0,3 Nitrate (en N) 1,99 mg/l 0,07 Nitrite (en NO2) 0,004 mg/l 0,002 Nitrite (en N) 0,001 mg/l 0,002
Azote ammoniacal (en NH4) 0 mg/l 0,01
Azote ammoniacal (en N) 0 mg/l 0,004
Azote minéral soluble (en N) 1,99 mg/l 0,08
Orthophosphate (en PO4) 0,01 mg/l 0,005
Orthophosphate (en P) 0,005 mg/l 0,002
Silice 6,33 mg/l 0,05
17/05/10
Analyse Résultat Unité quantificationLimite de
Orthophosphate (en PO4) 0,40 mg/l 0,005
Orthophosphate (en P) 0,13 mg/l 0,002
Silice 28,38 mg/l 0,05
25/05/10
Analyse Résultat Unité quantificationLimite de
Orthophosphate (en PO4) 0,146 mg/l 0,005 Orthophosphate (en P) 0,048 mg/l 0,002 Silice 14,880 mg/l 0,05 CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
ANNEXE 3
Dimensions des microcosmes.
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