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International audience; The CEA and several industrial partners are involved in the development of a 4th generation reactor cooled by sodium. This sodium fast neutron reactor called ASTRID (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration) is a 600 MWe pool reactor type integrating cutting edge technologies. Developments are in progress especially for the vessel and the equipment. From the state of art of the previous mock-ups built in the 90s in the framework of the EFR program (European Fast Reactor), new needs for experimental means were listed for the ASTRID program. Experiments are needed for both validation of numerical codes and specific studies. In this way, a thermal-hydraulic loop, the PLATEAU facility, was developed and built at the CEA Cadarache research center. Different mock-ups, using water as a simulant fluid, can be connected to this loop to study the different issues at various reactor conditions. Currently, 4 mock-ups were identified the hot plenum, the entire pool reactor, the link between the external and the hot plenum, a part of the hot plenum at a higher scale to study specific issues. The first model connected to the PLATEAU facility is MICAS, mock-up of the hot plenum. This one is dedicated to study the flow regime, both for code validation and also engineering design development. It was designed at 1/6 scale and was built in transparent polymer to carry out some optical measurements as laser velocimetry and fast imaging. The main issues identified for the upper plenum and studied on the MICAS mock-up are the thermal interface behavior around the core, the thermohydraulic stability and the flow distribution at the IHX inlet, the thermal and the flow pattern in the UCS and the free surface flow state. The first studies in the MICAS mock-up regard the free surface flow and the gas entrainment in the IHX. The experimental conditions (inlet flow rates, temperatures) are calculated to get the same Froude number as the ASTRID reactor. The vortexes at surface are studied using 3 cameras watching the same area in 3 different plans. A statistical analysis of the vortex is performed by imaging in term of life time, depth and width. The effect of the surface flow level is analyzed. The study is carried out at experimental conditions representative of nominal ASTRID power.

International audience; A central question for ecologists is to understand processes patterning species assemblages, considering the relative importance of environmental gradients, biotic interactions or species dispersal abilities. Although it has been suggested that micro-organisms are everywhere and that only environmental variables selects, numerous studies have since showed that diatoms species could also be dispersal limited. Here we propose a (not exhaustive) overview of the main processes patterning diatom metacommunities, with illustrations from results we recently obtained. In particular, we tried to highlight processes related to species dispersal abilities, from an intercontinental dataset (US, Finland, France including tropical islands). In a second time, as particular beta-diversity patterns arise from such mechanisms, we tried to discriminate turnover and nestedness components from the total community dissimilarity and their relationships with environmental conditions.

International audience; Species co-occurrence patterns give significant insights into the processes shaping communities. While biotic interactions have been widely studied using co-occurrence analyses in animals and larger plants, studies about co-occurrences among micro-organisms are quite rare. We examined stream diatom co-occurrences and nestedness in France, and tested the significance of the patterns with a set of random and environmentally constrained null models. Real communities showed a higher segregation than the most conservative random null models, but a general aggregation of co-occurrences when compared to environmentally constrained null models. We did not find any evidence of limiting similarity between co-occurring species. Aggregations of species co-occurrences were associated with the high levels of nestedness. Altogether, these results suggested that biotic interactions were not structuring co-occurrences of diatom species at our study scale. Instead, the patterns were more likely to be related with colonization patterns, mass-effect, and local dynamics of diatom biofilms. We further highlight that the association of random and environmentally constrained null models may give realistic insights into the co-occurrence patterns of microbial communities data.

International audience; La Directive 2000/60/CE (DCE) vise à l'atteinte ou au maintien du Bon Etat Ecologique des masses d'eau européennes. Mise en oeuvre depuis une douzaine d’années sur les cours d’eau d’Europe continentale, elle doit aussi s’appliquer dès que possible dans certains de ses territoires ultramarins dont les Départements Français d’Outre-mer. En raison des conditions locales très particulières caractéristiques de ces contextes (insularité et/ou isolement géographique, substrat géologique, climatologie locale), les cortèges biologiques, très originaux par rapport à ceux que l’on peut trouver sur le territoire métropolitain, restent encore largement méconnus. Ils doivent donc être décrits et leur écologie doit être étudiée afin de pouvoir générer de nouveaux outils de bio-indication adaptés au contexte biogéographique de l’endroit. Un programme de recherche-développement visant à l’investigation des flores des cours d’eau, puis au développement d’un indice diatomique adapté au contexte Antillais, a donc été mis en place à partir de 2009 avec l’appui financier des Offices de l’Eau et des DEALs de Martinique et de Guadeloupe, ainsi que de l’ONEMA. Sa réalisation en a été confiée au consortium Asconit–Irstea. Un programme initial de 3 ans a été suivi de campagnes supplémentaires 2012 et 2013 destinées à éclairer certains aspects particuliers insuffisamment documentés dans le jeu de données initial. Au total, 607 relevés prélevés sur 132 sites différents de terrain ont été exploitables, associant la description des conditions abiotiques des stations (dont chimie de l’eau) au moment des relevés et la composition des assemblages diatomiques multispécifiques exprimée en abondances relatives. Une biotypologie a été réalisée en utilisant une technique neuronale non-supervisée, la Self-Organizing Map (SOM), qui a permis de caractériser les assemblages typiques de différentes conditions naturelles et l’influence des gradients d’anthropisation. La composition de ces assemblages a été caractérisée sur la base des principales espèces structurantes, hiérarchisées à l’aide de l’INDVAL. Les préférences auto-écologiques des assemblages typiques ont été calculées et ont fait l’objet de tests de significativité statistique. Enfin, l’auto-écologie particulière de chaque espèce a pu être caractérisée sur la base de moyennes pondérées. Différents enseignements opérationnels ont été tirés pour la genèse de l’IDA (Indice Diatomique Antilles) et du système d’évaluation qui en a été dérivé pour les cours d’eau des Antilles Françaises.

International audience; During a severe accident in a Pressurized Water Reactor, corium may fall in the reactor pit and interact with concrete. The CLARA setup, financed by EDF, IRSN, GDF-Suez and CEA, has been designed to understand the heat transfer phenomena involved in the Molten Concrete Corium Interaction (MCCI). The facility is composed of a pool of simulant liquids, percolated by air and internally heated by direct electrical current. It is in contact with several heat exchangers in order to maintain walls at a constant temperature and to measure local heat losses. The experiments performed aimed at studying the influence of liquid viscosity (varying from 1 to 10000 mPa.s by dissolution of hydroxyethyl cellulose in the water), air injection velocities (ranging from 0 to 10 cm/s) on both horizontal and vertical walls and pool length, on heat transfer distribution.This paper presents the findings on heat transfer which would contribute to the understanding of MCCI. After a literature review on the existing heat transfer experiments and correlations for two-phase (liquid-gas) flow, the CLARA experiments are described. Then, the results obtained are presented influence of superficial gas velocity and liquid properties (especially viscosity) on heat transfer, evaluation of ratio between heat transfer on vertical and horizontal interface, influence of the pool dimensions. Finally, the analysis and interpretation of CLARA experiments are given comparison to the literature data, development of correlations concerning the heat transfer along the vertical and horizontal plate, comparison to results obtained with real materials.

Dans le cadre d’application de la Directive Communautaire sur l’Eau ou DCE (Directive 2000/60/CE, JOCE, 23 Oct. 2000), les masses d’eau françaises doivent être surveillées et leur Etat Ecologique doit être évalué régulièrement, en s’appuyant sur le contenu d’Arrêtés officiels pris pour sa retranscription et sa mise en application dans le cadre juridique français. Deux Arrêtés définissent précisément les pratiques nationales à suivre dans cet objectif, notamment un Arrêté Surveillance qui cadre le réseau de surveillance national et les pratiques réglementaires à y réaliser (notamment les listes de paramètres à suivre, sur quel type de milieu et quelles matrices, ainsi que la périodicité des suivis), et un Arrêté Evaluation qui définit les modalités d’évaluation de l’état écologique à partir des résultats des suivis et de leur agrégation spatio-temporelle adéquate. Ces 2 Arrêtés font l’objet d’amendements périodiques calés sur des dates-clés de la gestion (cycles de gestion des Masses d’Eau d’une durée unitaire de 6 ans). L’Equipe CARMA d’Irstea Bordeaux, au moyen de Fiches-Actions ONEMA-Irstea portant sur des domaines spécifiques d’application, intervient directement dans la proposition de nouveaux outils nationaux de bio-indication mobilisés pour évaluer l’Etat Ecologique des masses d’eau Françaises, ou dans la proposition d’amélioration de ces outils et/ou protocoles d’application. Les méthodes hydrobiologiques à mettre au point de novo, ou à faire évoluer, se focalisent sur des Compartiments Biologiques-Clés ou BQEs (Biological Quality Elements), cités dans la DCE pour leur intérêt en bio-indication et faisant partie de listes pré-définies par grand type d’hydrosystème. Cette équipe scientifique intervient aussi dans le calage adéquat des grilles d’évaluation utilisées par type d’hydrosystème et par grand ensemble naturel abiotique considéré comme suffisamment homogène de notre territoire (Notion d’HydroEcoRégion ou HER). La présente signalétique fait état de l’importante contribution de d’experts-maillons Irstea-CARMA dans les évolutions de contenu du nouvel Arrêté Evaluation du 27 Juillet 2015, pour les parties concernant l’évaluation végétale des cours d’eau de France Métropolitaine et des DOM. Ainsi, pour le territoire métropolitain, le dispositif d’évaluation des cours d’eau à l’aide des diatomées benthiques, qui d’appuie sur l’IBD 2007, a été très sensiblement modifié à partir de la réalisation d’une nouvelle biotypologie permettant de rattacher différemment les sites à évaluer aux situations de référence. De profondes modifications du dispositif d’évaluation des cours d’eau à partir des macrophytes aquatiques, qui s’appuie sur l’IBMR, sont aussi entrées en vigueur à cette occasion. Concernant les DOM, une forte recommandation visait à ce que la DCE puisse s’appliquer dès que possible. Or les conditions biogéographiques très différentes de celles de métropole ont rendu nécessaire la mise en place de programmes scientifiques spécifiques. Les premiers d’entre eux, initiés à partir de 2008-2009, ont pu déboucher sur l’élaboration de nouvelles méthodes hydrobiologiques adaptées à ces cortèges biologique locaux originaux et méconnus, ainsi qu’à des conditions locales très spécifiques, juste en temps voulu pour la publication du présent Arrêté (dont la fin de rédaction était impérativement fixée à la mi-2014). Ainsi, cette nouvelle version d’Arrêté Evaluation correspond à la première entrée en vigueur de l’Indice Diatomique Réunion (IDR) pour les cours d’eau de la Réunion, de l’Indice Diatomées des Antilles (IDA) pour ceux de Guadeloupe et Martinique, et instaure aussi le premier système d’évaluation des cours d’eau de Guyane Française. Ce dispositif utilise un indice diatomique pré-existant, l’Indice de Polluo-Sensibilité ou IPS (Coste, 1982), mais a nécessité un gros travail d’adaptation à ce contexte naturel très particulier et aux nouvelles flores qu’on y trouve. L’extrait d’Arrêté Evaluation ci-joint rend compte de la contribution des auteurs cités à des actualisations et / ou à la proposition de parties de réglementation complètement nouvelles, qui sont passées en application effective depuis l’été 2015.

International audience; Chronic, non-lethal stressors occurring gradually (in space or time) can result in cumulative impacts that are more dramatic than higher intensities or occasional critical levels of any single one of these stressors. The negative effects of the chronic stressors trigger lasting impacts that may grow in intensity and become problematic over time and/or to higher trophic levels. In rivers, aquatic organisms experience this type of cumulative stress along the up- to downstream gradient in natural and anthropogenic contaminants generally observed in inhabited watersheds. Diatoms are a major component of the periphyton in rivers; their richness and diversity in natural communities are directly related to their varied ecological preferences and sensitivity to disturbance. In this study, we monitored from 2003 to 2008 the changes in the diversity of taxonomic and non-taxonomic features along a small river (Riou-Mort, South West France), at three sites: one site upstream considered as a reference for this watershed, one intermediate site with high nutrient load, and one downstream site exposed to both nutrient and metal pollution. The cumulative impacts of nutrients plus metals led to a gradual decrease in species richness and diversity, and in a potential capacity to cope with additional stresses, e.g. climate change-related ones. This is reflected by a decrease in species richness downstream, more dramatic in the hot summer of 2003 than in cooler summers. With the increasingly protective environmental regulations (e.g. Water Framework Directive in Europe), accumulation of stresses on aquatic resources are recommended to receive increasing attention, in particular considering the expected changes in climate.

International audience; Owing to the high complexity of diatom community data, there is a special need for methods accounting for complex non-linear gradients. A Kohonen’s self-organizing map (SOM) is a neural network with unsupervised learning. It allows both unbiased classification of the communities and visualization of biological gradients on a two-dimensional plane. However, as with other neural networks, many parameters must be set. A new R-package with a SOM parameterization specifically suited to diatom communities has been developed. Further developments will consist of creating a graphical user interface in order to make this method easier to use for the scientific community.

National audience; Visant à restaurer la continuité écologique à l'échelle nationale, les trames vertes et bleues sont une mesure phare du grenelle de l'environnement et une composante essentielle de la politique environnementale française. Cette notion de trame verte et bleue est le résultat d'études basées sur des macro-organismes (visibles à l'oeil nu) qui ont démontré la sensibilité des populations de plantes ou d'animaux isolées dans un contexte de régression des habitats naturels. Certaines théories de biogéographie considèrent que, du fait de fortes capacités de dispersion et de gigantesques tailles de populations, les espèces de micro-organismes sont présentes sans restriction dans tous les environnements permettant leur développement. Or nos études à l'échelle de la France sur les communautés de diatomées benthiques montrent que celles-ci présentent une forte structure spatiale, liée aux dynamiques de dispersion et de colonisation des différentes espèces (Thèse de Marius Bottin, 2012). Les biofilms diatomiques sont donc affectés eux-aussi par ces notions de continuité écologique et de dynamiques de colonisation. En plus de la connaissance nécessaire pour comprendre l'impact de la restauration d'une continuité écologique sur le maintien de la biodiversité dans les biofilms, les diatomées apparaissent aussi comme un modèle biologique intéressant pour l'étude de ces phénomènes. En effet, ces organismes présentent de très rapides cycles de vie permettant l'élaboration de tests expérimentaux à l'échelle de plusieurs générations, et de très larges bases de données existent, utilisables pour la description de l'effet de la connectivité dans les milieux naturels. Des études à Irstea ont déjà eu lieu qui pourrait permettre d'alimenter les réflexions sur la trame bleue. Une de ces études a montré que la dynamique de récupération structurelle et fonctionnelle (potentiel photosynthétique) de communautés après une contamination toxique était facilitée par la migration d'espèces (Lambert et al, 2012 ; Morin et al, 2012). Une autre étude a montré que les dynamiques de colonisation à l'échelle de la France semblaient se structurer grâce à des communautés sources, alimentant et influençant fortement les communautés environnantes (Thèse de Marius Bottin, 2012). Nous discuterons de l'implication de ces résultats dans le cadre de la trame verte et bleue, ainsi que des éventuelles études complémentaires à conduire sur les biofilms diatomiques.

Trying to understand the ecology of diatoms requires relating the species present in a station to the environmental conditions of this station during the survey. Algologists were able to establish different classifications of diatom species according to their sensitivity to certain environmental factors, including chemicals parameters such as pH, salinity, trophic conditions, oxygenation or pollution. The most used of these classifications is that of van Dam. But this classification was derived from a database acquired in Northern Europe, or it is established that the regional environmental factors such as climate, geology and land use are likely to make vary species sensitivity to local factors (nutrients, pH, temperature, toxic substances). Our aim here is twofold: to establish specific sensitivities from the national network data. To test the interest of the Pattern Trees, an innovative biomathematics method applied to ecological traits in the partnership Onema Irstea-2011. We report the results of this work in this document: the ecological preferenda of 315 species commonly found in our rivers, represented by “trees”. We draw attention to the fact that it remains to clear some methodological points concerning Pattern Trees, before 1) using this method routinely, 2) interpreting certain similarity values reported in the trees.; Tenter de connaître l’écologie des diatomées nécessite de mettre en relation les espèces présentes dans un relevé avec les conditions environnementales de la station prospectée au cours de campagnes d’échantillonnage. Les algologues ont ainsi pu établir différentes classifications des espèces de diatomées en fonction de leur sensibilité à certains paramètres environnementaux, notamment chimiques tels que le pH, la salinité, les conditions trophiques, les conditions d’oxygénation ou encore la pollution. La plus utilisée de ces classifications reste celle de van Dam, elle aborde par ailleurs l’ensemble de ces paramètres environnementaux. Mais cette classification est incomplète et a été établie à partir d’une base de données acquise en Europe du Nord, or il est établi que les facteurs environnementaux régionaux tels que le climat, la géologie ou l’utilisation des sols sont susceptibles de faire varier la sensibilité des espèces aux facteurs locaux (nutriments, pH, température, substances toxiques). Notre but ici est donc double : établir des données de sensibilités spécifiques à partir de relevés issus du réseau hydrographique national. Tester l’intérêt des Pattern Trees, technique biomathématique innovante appliquée aux traits écologiques dans le cadre du partenariat Onema-Irstea 2011. Ce sont les résultats de ce travail que nous reportons dans le présent document : en annexe figurent les arbres écologiques de 315 espèces communément rencontrées dans nos cours d’eau. Nous attirons l’attention sur le fait qu’il demeure quelques mises aux points méthodologiques concernant les Pattern Trees, avant de pouvoir 1) utiliser cette méthode en routine, 2) interpréter certaines valeurs de similarité reportées dans les arbres.

International audience; The purpose of this work is to define local ecological preferenda of diatoms species from French freshwater rivers using the method of Pattern Tree. In this intention, we created an R package to build Pattern Trees, due to the lack of function with an efficient manoeuvrability to our needs. Results are based on a dataset from 1994 to 2010.

International audience; From about fifteen years, diatoms are routinely used for the ecological status assessment of rivers. Nevertheless classically used diatom indexes don't allow a really fine diagnosis of each type of pollution, furthermore they poorly integer temporal or spatial variation in natural conditions. The aim of this work is then to use new biomathematical methods in order to test their relevance towards diagnosis of ecological quality.

International audience; Depuis une quinzaine d’années, les diatomées sont utilisées en routine afin d'évaluer l'état écologique des hydrosystèmes. Toutefois les indices diatomiques classiques ne permettent pas de diagnostiquer finement les différents types de pollution, et intègrent mal les variations naturelles, temporelles ou spatiales des communautés. Le but de travail est d'utiliser les traits biologiques (résistance, résilience) et écologiques (affinités pour l’habitat) des diatomées afin de tester leur pertinence dans un diagnostic de qualité écologique.

National audience; Depuis une quinzaine d’années, les diatomées sont utilisées en routine afin d'évaluer l'état écologique des hydrosystèmes. Toutefois les indices diatomiques classiques ne permettent pas de diagnostiquer finement les différents types de pollution, et intègrent mal les variations naturelles, temporelles ou spatiales des communautés. Le but de ce travail est donc d'utiliser de nouvelles méthodologies biomathématiques et de tester leur pertinence dans un diagnostic de qualité écologique.

Le travail réalisé dans le cadre de la convention Onema-Cemagref 2010 sur la pertinence des traits écologiques et biologiques comme descripteurs synthétiques des communautés de diatomées, avait permis d’après étude bibliographique de déterminer une liste de traits candidats dans la perspective de la mise en oeuvre d’un indice multimétrique. A l’issue d’un rapide et simple test de ces métriques s’était imposée la nécessité d’entamer un travail d’investigation sur les relations entre ces traits et les conditions du milieu, à partir : - d’une base de données conséquente, - et avec l’aide de techniques biomathématiques performantes permettant de relier paramètres environnementaux et traits dans une logique de type pression/impact. Ce sont les résultats de ce travail que nous reportons dans le présent document. Le modèle mathématique utilisé est une technique récente appelée « pattern trees ». Nous attirons l’attention sur le fait qu’un important travail a été réalisé pour mener à bien cette étude (6 mois de CDD Ingénieur d’Etudes en biomathématiques ont été nécessaires) : bibliographie, codage, mises au point et création d’un package « R » spécifique. Ce document doit être considéré étant principalement d’ordre méthodologique, la méthode proposée et mise en oeuvre pouvant être transposée à tout maillon biologique.

International audience; Up to now, diatom assembly rules are mainly studied through the direct relation between species and environmental parameters. Neither the role of neutral dispersion, nor the influence of interspecific relationships are considered. Here, we studied 115 diatom samples from French reference stations. We predicted each species with environmental parameters, but we obtained different co-occurrence patterns in this predicted dataset compared to the initial dataset. Such results could be explained by the strong influence of interspecific relationships in the community structure. Those relationships were not taken into account by the prediction model. Co-occurrence patterns seem different between most abundant species and scarce species, resulting in complex assembly rules. We investigated which statistical techniques could enable to account for such relationships.

National audience; Tour d'horizon des méthodes développées au Cemagref pour évaluer l'état écologique des rivières et des plans d'eau à partir des diatomées benthiques.

Cet article de vulgarisation explique l'utilisation de modèles mathématiques complexes (cartes auto-organisantes de Kohonen) pour l'analyse de données biologiques, en particulier la description des communautés de diatomées.

Tout d'abord une nouvelle typologie des communautés diatomiques de référence a été établie à l'aide d'un réseau de neurones non supervisé (carte auto-organisante). La correspondance entre ces communautés et les HER de niveau 1 a été étudiée, afin de donner une assise géographique à ces flores naturelles, et d'attribuer à chaque masse d'eau sa communauté de référence. 5 régions diatomiques ont ainsi été mises en évidence, régions très similaires à celles obtenues en 2005. Pour chacune de ces régions et donc pour chacune des différentes masses d'eau la composant, une note de référence ainsi que de nouvelles limites d'état écologique ont été calculées. Les notes seuils d'état écologique sont dérivées des EQR validés lors du second exercice d'intercalibration. La nouvelle grille indicielle a été fixée après expertise de ce scénario. Le diagnostic d'état écologique des masses d'eau bassin par bassin est proposé sur la base de cette grille, et comparé au diagnostic de 2009.

Tout d'abord une nouvelle typologie des communautés diatomiques de référence a été établie à l'aide d'un réseau de neurones non supervisé (carte auto-organisante). La correspondance entre ces communautés et les HER de niveau 1 a été étudiée, afin de donner une assise géographique à ces flores naturelles, et d'attribuer à chaque masse d'eau sa communauté de référence. 5 régions diatomiques ont ainsi été mises en évidence, régions très similaires à celles obtenues en 2005. Pour chacune de ces régions et donc pour chacune des différentes masses d'eau la composant, une note de référence ainsi que de nouvelles limites d'état écologique ont été calculées. Les notes seuils d'état écologique sont dérivées des EQR validés lors du second exercice d'intercalibration. La nouvelle grille indicielle a été fixée après expertise de ce scénario. Le diagnostic d'état écologique des masses d'eau bassin par bassin est proposé sur la base de cette grille, et comparé au diagnostic de 2009.

National audience; L'objectif de la présentation est d'exposer l'état d'avancement actuel de la démarche d'évaluation de l'état écologique à partir de l'IBD 2007. Certaines informations méthodologiques sur la constitution de cet indice sont données. Une analyse typologique des sites de référence a permis de repérer 5 principaux biotypes diatomiques naturels. Une analyse du caractète structurant des variables abiotiques sur les flores a permis d'isoler la variation naturelle des gradients anthropiques. Pour fixer les profils écologiques de chaque espèce au regard de l'altération anthropique, il a été constitué une variable synthétique d'anthropisation basée sur 7 descripteurs abiotiques influencés significativement par l'anthropisation. Le positionnement des sites dans l'espace des données abiotiques a permis de fixer 7 classes de qualité des eaux, le positionnement des espèces dans ces classes en profils de probabilité de présence a permis de fixer les profils de qualité des eaux portés par chaque espèce. Il a enfin été illustré une alternative : nous aurions pu construire un indice bi-métrique séparant les pollutions ponctuelles d'une part (STEP, élevages, industries etc...), la pollution agricole diffuse par les nitrates d'autre part. Compte-tenu de la faible inertie portée par l'axe 3 de l'ACP, sous influence dominante des nitrates, l'option métrique composite d'altération anthropique a été préférée.

International audience; La Directive Cadre sur l'Eau européenne a posé la problématique des conditions de référence et de leur utilisation pour donner une estimation de la détérioration de l'état écologique des masses d'eau. Une des principales difficultés reste la définition de ces conditions de référence et la description des communautés de diatomées qui leur sont associées. Dans cette étude, nous proposons une méthodologie permettant la prise en compte de la variabilité naturelle des communautés, la prise en compte de l'évaluation a priori des références par des experts, et le calcul d'une « distance à la référence ». A l'aide de cartes auto-organisantes de Kohonen (réseaux de neurones artificiels), appliquées sur différents jeux de données sur des cours d'eau de l'ensemble du territoire français, nous avons (i) redéfini des références a posteriori (basées sur l'analyse des communautés de diatomées échantillonnées), (ii) construit une typologie des communautés de diatomées, (iii) extrait des prototypes représentatifs des communautés de référence, et (iv) évalué une distance minimale des communautés aux pseudo-communautés de référence. Aussi, nous discuterons de la prise en compte de la structure des communautés de diatomées observées, à chacune de ces étapes. Cette approche a abouti, sur un premier jeu de données, à une évaluation de l'état écologique concordante aux outils de bioindication « traditionnels ». De plus, cette évaluation semble respecter la variabilité naturelle géographique des peuplements de diatomées des cours d'eau.

International audience; L'utilisation des communautés de diatomées benthiques comme indicateurs de la qualité des milieux aquatiques continentaux implique un modèle implicite de mise en relation directe et indépendante de chaque espèce avec les filtres environnementaux. Cette mise en relation ne prend pas en compte d'éventuelles relations biotiques entre les différentes espèces de diatomées. Afin de discuter de l'importance relative des relations biotiques et des conditions environnementales dans l'installation des assemblages d'espèces de diatomées, nous proposons de comparer des résultats issus de deux approches : mise en évidence d'éventuelles interactions biotiques : plusieurs métriques seront utilisées pour caractériser des patrons de cooccurrence des espèces et les tester dans le cadre de modèles nuls résultant de mélanges plus ou moins contraints de matrices de présence-absence . mise en évidence d'un effet filtre « environnement » : prédiction des occurrences des différentes espèces d'une communauté par des modèles de type «Random-Forest» basés sur les relations espèce-environnement indépendantes. Cette étude s'appuie sur deux jeux de données. Le premier concerne 115 sites français dits « de référence », le deuxième 75 sites ayant des conditions naturelles proches, mais des niveaux de qualité des eaux variés.

International audience; L'IBD 1996, normalisé AFNOR en 2000, a été l'Indice Diatomique national utilisé en routine par les Réseaux de surveillance sur le territoire français depuis les années 2000. Dans le cadre de la mise en application de la DCE sur cours d'eau, entre 2005 et 2008, les notes de cet indice ont été utilisées pour évaluer l'Etat Ecologique des cours d'eau de France, en conformité avec la trame biotypologique et la grille d'interprétation des notes contenue dans la Circulaire du 28 Juillet 2005 du Ministère chargé de l'Environnement. Une nouvelle version de l'IBD, portant sur une plus large liste d'espèces (environ 840 taxons au lieu de 213 pour la version antérieure) et conçue pour pouvoir aussi s'appuyer sur les déformations tératologiques, a été mise au point entre les années 2005 et 2007 (IBD2007, normalisé AFNOR - NF T 90-354). Son assise-taxons élargie lui permet de se comporter d'une façon stabilisée dans les différents contextes biogéographiques de France métropolitaine. Son cadre interprétatif national en matière d'Etat Ecologique a été défini dans le Guide d'Evaluation de l'Etat Ecologique diffusé au niveau national par le MEEDDAT en date du 31-03-2009. La présente communication fait un point actualisé sur ce nouvel outil et son utilisation au niveau national. Les conséquences du retrait d'un seuillage d'espèces peu abondantes sur les résultats de l'indice, intervenu lors de sa procédure de normalisation, sont évaluées. Le nouveau cadre interprétatif national sur l'Evaluation d'Etat Ecologique des cours d'eau à partir du compartiment diatomique est présenté, ainsi que les premiers résultats comparatifs entre la classification IBD 2000 et IBD 2007. Une mise en perspective des informations apportée par les diatomées par rapport à l'Etat Chimique et aux autres maillons biologiques pris en compte par la DCE est réalisée. Les étapes à venir concernant la mise en oeuvre de la DCE à l'aide du compartiment phytobenthique sont ensuite passées en revue, au niveau national comme européen.

National audience; Présente des premiers développements d'utilisation simultanée de biofilms et échantillonneurs passifs pour une amélioration de la caractérisation de l'exposition toxique et de l'analyse des effets associés.

International audience; A large-scale field survey was undertaken in the Neste system (South-West France) to investigate the impact of pesticide input on the structure of benthic diatom communities. A total of 18 sites along 4 watersheds (Save, Touch, Sousson, Gèze) plus two complementary sites, located in the Coteaux de Gascogne study area, were sampled during periods of pesticide use over two consecutive years (2005-2006). In this intensive cereal-growing area agriculture is the main source of contamination of the streams. The typology of the diatoms collected was determined using artificial neural networks and the patterns observed in diatom community composition indicated the species influenced by pesticide input, combined with organic pollution. The Phytopixal approach is a means to assess the spatial contamination potential - it was more successful at discriminating diatom assemblages than chemical measurements (total pesticide, maximum concentrations, number of molecules recorded), suggesting that a global estimate of pesticide pollution risk, although rough, would be more appropriate than sporadic analyses.

National audience; Toutes ces dernières années incluant 2008, l'IBD 1996, normalisé AFNOR en 2000, a été l'Indice Diatomique national utilisé en routine par les Réseaux de surveillance sur le territoire français. Les notes de cet indice sont actuellement utilisées pour évaluer l'Etat Ecologique des cours d'eau de France, en conformité avec la trame biotypologique et la grille d'interprétation des notes contenue dans la Circulaire MEDAD du 28 Juillet 2005. Les résultats d'évaluation d'Etat Ecologique obtenus sur le territoire national ont été intercalibrés avec succès au niveau Européen dans les 3 Groupes d'Intercalibration Central Baltique, Alpin et Méditerranéen. Cependant cet indice dont le calcul est basé sur une liste assez courte de taxons (173 taxons vrais + 39 taxons appariés) présente un certain nombre d'imperfections signalées au fur et à mesure des années par ses utilisateurs. Les principaux problèmes diagnostiqués ont pour origines principales : 1) le regroupement de taxons à profils écologiques différents, et 2) une assise-taxons insuffisante pour permettre le calcul d'une note indicielle représentative dans certains contextes régionaux ou locaux insuffisamment représentés dans le jeu de données initial. Pour remédier à cette situation, un nouvel indice IBD 2006 a été proposé, normalisé AFNOR en 2007. Il est fondé sur un nombre nettement accru de relevés (environ 2800) associant inventaires biologiques et variables abiotiques aux stations, il réserve une plus large place aux situations de référence et se base sur l'étude des gradients de 7 variables abiotiques indiscutablement altérées par l'anthropisation. Les analyses de données montrent une qualité de relation assez nettement améliorée de ce nouvel indice avec les principales variables affectées par l'anthropisation. Cependant, le système national d'Evaluation de l'Etat Ecologique doit être refondé complètement pour que l'IBD 2006 puisse être utilisé à la place de l'ancien IBD pour l'évaluation d'Etat Ecologique. La présente communication résume quelques caractéristiques sur la philosophie de construction de ce nouvel outil indiciel et l'évaluation de ses performances. Elle présente ensuite quelques principes méthodologiques nouveaux utilisés pour la refondation de la trame biotypologique de référence (principe de sélection des relevés biologiques et de la liste d'espèces à prendre en compte, niveau de clustérisation le plus adéquat) et les résultats les plus marquants obtenus à ce stade. Les étapes futures de la démarche devant conduire à la proposition d'un système national rénové pour l'évaluation d'Etat Ecologique seront présentées, ainsi que l'échéancier prévu. Enfin, un point sera fait sur l'avancement du nouveau Guide-Utilisateur devant aider à la mise en oeuvre future de l'IBD 2006 dans le cadre des réseaux de surveillance.

National audience; Une étude de l'impact des pollutions agricoles (nutriments, pesticides) sur la structure des assemblages de diatomées périphytiques des cours d'eau a été menée sur un réseau de 18 sites du système Neste (Sud-Ouest de la France) pendant deux années (2005-2006). Principalement réparti au long de 4 bassins versants de la zone des « Coteaux de Gascogne » (Save, Touch, Sousson, Gèze), le dispositif de stations suivies a été complété notamment par deux bassins versants expérimentaux instrumentés (Montoussé, Hay). Les systèmes de production sont basés sur une agriculture intensive faisant une large place aux cultures estivales irriguées ou non (dominantes maïs, oléagineux et céréales à paille). Ces activités étant la source principale de contamination des cours d'eau par les pesticides, les campagnes d'échantillonnage ont été conçues de manière à correspondre aux périodes de traitement (sortie d'hiver à début d'été). La typologie des communautés échantillonnées, basée sur une classification par SOM (Kohonen, 1995), permet d'obtenir des biotypes homogènes (Tison et al., 2004; Park et al., 2006) pour lesquels l'influence relative des différents facteurs d'ambiance (physicochimie des eaux, contamination par les pesticides) a ensuite été déterminée. La structure des assemblages spécifiques met en évidence un effet marqué de la pression agricole, avec des effets combinés entre apports organiques (ammoniaque notamment) et pesticides. Les différentes méthodes d'estimation de la contamination par les pesticides (concentrations instantanées, nombre de molécules, risque potentiel spatialisé - Macary et al., 2007) soulignent la pertinence de l'utilisation d'un indicateur global spatialisé du risque de pollution diffuse par les pesticides, incluant vulnérabilité du milieu et pression anthropique, souvent plus exploitable que les mesures ponctuelles dans les eaux.

National audience; A partir des analyses de communautés pluri-annuelles sur deux bassins versants agricoles (grandes cultures et viticulture), les patrons de réponse à une exposition aux pesticides sont décrits et comparés.

The Water Framework Directive (WFD) implementation generates the need to improve our knowledge of the aquatic environments, as of biomonitoring techniques for surface hydrosystems. In rivers, benthic diatom samplings are routinely used from 15 years because of their strong integrative power and their sensitivity to aquatic ecosystems integrity. In order to master the effect of natural variation on our water quality assessment power, the French hydrographic network has been divided into HydroEcoRegions (HER) and the reference sites (unimpacted or lowly impacted) have been selected through abiotic descriptors of pressures and chemical state. Assessment of the ecological quality of rivers accounts with these abiotic factors, but it is also important to rely on diatom community structure to control the effect of natural variability. In this study, we proposed a method allowing to account for the HER framework and the assessment of a priori reference conditions. The Kohonen Self-Organizing Map technique allows the ordination of diatom communities, the isolation of reference conditions derived from communities (a posteriori), the definition of a biotypology and the extraction of pseudo-communities representative of the dataset (prototypes of communities). At each of these steps, the use of a tool derived from the information theory, the entropy, allows to optimal use of information known a priori. Furthermore, we compare the use of Euclidean distance and Bray-Curtis distance on the results of SOM, and test a method sorting the non-structuring species generating noise. Results show a better performance of SOM using the Bray-Curtis distance after having removed the non-structuring species. They allow to define a precise typology of diatom:communities at the national scale, and to describe underlying gradients (elevation and alkalinity). Finally, this methodology leads to the calculation of a metric based on the deviation to the reference status, which capacity to describe ecological quality of environments must be verified but looks promising.; La mise en application de la Directive Cadre sur l'Eau (WFD), nécessite d'améliorer nos connaissances des milieux aquatiques et les techniques de biosurveillance des eaux de surface. Les prélèvements de diatomées benthiques des cours d'eau sont utilisés en routine depuis une quinzaine d'années, du fait de leur fort pouvoir intégrateur et de leur sensibilité à l'intégrité des milieux aquatiques. Afin de maîtriser l'effet de la variabilité naturelle sur notre évaluation de la qualité des eaux, le réseau hydrologique français a été divisé en Hydro-Eco-Régions (HER) et des sites de référence (peu ou pas impactés) ont été sélectionnés grâce à des descripteurs abiotiques de pressions et d'état chimique. L'évaluation de la qualité écologique des cours d'eau prend en compte ces facteurs abiotiques, mais il est important de s'appuyer aussi sur la structure des communautés de diatomées pour maîtriser l'effet de la variabilité naturelle. Dans cette étude, nous avons proposé une méthodologie permettant la prise en compte des HER et de l'estimation des conditions de référence a priori. Dans ce cadre, la technique des cartes auto‐organisatrices de Kohonen (SOM) permet l'ordination des communautés de diatomées et la séparation a posteriori des conditions de référence selon les communautés, la définition d'une biotypologie de ces communautés et l'extraction de « pseudo‐communautés » représentatives du jeu de données (prototypes). A chacune de ces étapes, l'utilisation d'un outil issu de la théorie de l'information, l'entropie, permet la prise en compte optimale des informations connues a priori. De plus nous comparons l'effet de l'utilisation des distances euclidiennes et des distances de Bray‐Curtis sur les résultats des SOM et testons une méthode de tri des espèces non‐structurantes pour limiter l'effet du « bruit » qu'elles pourraient contenir. Les résultats montrent de meilleures performances des SOM avec la distance de Bray‐Curtis, et après avoir supprimé les espèces non‐structurantes par la méthode proposée. Ils permettent aussi de définir une typologie précise des communautés de diatomées à l'échelle nationale, ainsi que de décrire les gradients sous‐jacents (altitude et alcalinité). Enfin cette méthodologie aboutit au calcul d'une métrique basée sur l'écart à la référence dont la capacité à décrire la qualité des milieux doit encore être vérifiée, mais qui semble prometteuse.