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The species-area relationship (SAR) has over a 150-year long history in ecology, but how its shape and origins vary across scales and organisms is still not fully understood. This is the first subcontinental freshwater study to examine both properties of the SAR in a spatially explicit way across major organismal groups (diatoms, insects, and fish), differing in body size and dispersal capacity. First, to describe the SAR shape, we evaluated the fit of three commonly used models, logarithmic, power, and Michaelis-Menten. Second, we proposed a hierarchical framework to explain the variability in the SAR shape, captured by the parameters of the SAR model. According to this framework, scale and species group were the top predictors of the SAR shape, climatic factors (heterogeneity and median conditions) represented the second predictor level, and metacommunity properties (intraspecific spatial aggregation, γ-diversity, and species abundance distribution), the third predictor level. We calculated the SAR as a sample-based rarefaction curve using 60 streams within landscape windows (scales) in the US, ranging from 160,000 to 6,760,000 km

Aim The species-area relationship (SAR) is one of the most distinctive biogeographic patterns, but global comparisons of the SARs between island and mainland are lacking for microbial taxa. Here, we explore whether the form of the SAR and the drivers of species richness, including area, environmental heterogeneity, climate and physico-chemistry, differ between islands and similarly sized areas on mainland, referred to as continental area equivalents (CAEs). Location Global. Taxon Stream benthic diatoms. Methods We generated CAEs on six continental datasets and examined the SARs of CAEs and islands (ISAR). Then, we compared CAEs and islands in terms of total richness and richness of different ecological guilds. We tested the factors contributing to richness in islands and CAEs with regressions. We used structural equation models to determine the effects of area versus environmental heterogeneity, climate and local conditions on species richness. Results We found a non-significant ISAR, but a significant positive SAR in CAEs. Richness in islands was related to productivity. Richness in CAEs was mainly dependent on area and climate, but not directly on environmental heterogeneity. Species richness within guilds exhibited inconsistent relationships with island isolation and area. Main conclusions Ecological and evolutionary processes shaping diatom island biogeography do not depend on area at the worldwide scale probably due to the presence of distinct species pool across islands. Conversely, area was an important driver of diatom richness in continents, and this effect could be attributed to dispersal. Continents had greater richness than islands, but this was a consequence of differences in environmental conditions such as specific island climatic conditions. We stress the need for more island data on benthic diatoms, particularly from archipelagos, to better understand the biogeography of this most speciose group of algae.

International audience; Bioassessment is widely used to measure ecological integrity of natural habitats following anthropogenic dis-turbances and modifications. Traditionally, bioassessment has been based exclusively on species-environment interactions, i.e. niche processes. However, dispersal processes, and in particular mass effect, could mask the influence of niche processes and lead to erroneous conclusions about ecosystem health. To circumvent this problem, we identified 40 diatom species with distributions driven primarily by mass effect and propose an alternative version of the Biological Diatom Index (IBD2007) excluding these species. We tested the environmental responses of both the original IBD (IBD2007) and the modified IBD (IBDmod) with a benthic diatom dataset from France, collected between 2007 and 2013 and including 9487 samples from 3913 spatially distinct localities. Our results indicate a better relationship between the IBDmod scores and environmental conditions, compared to the IBD2007 scores, leading to a more accurate determination of river ecological status, especially in conditions of moderate nutrient enrichment. This study supports the idea that mass effect may result in biased evaluation of water quality. It is advocated that this process is considered in other diatom-based indices, and by extension, in any biotic index.

International audience; Autoecological traits of aquatic organisms are well known to provide crucial information on hydrosystems and are good complements to biotic indices for evaluating surface water ecological quality. In France, as in many other European countries, autoecological approaches concerning diatoms are based on a checklist developed in the Netherlands. While this work was pioneering and suited to the conditions of study, ecological indicators developed in such small scales and such specific natural environments often show reduced efficiency when used in other conditions. France is a vast and highly biogeographically diversified region with many situations that are not to be found in the Netherlands, such as limestone substrate rivers and torrents in mountainous areas. Consequently, the elaboration of a better suited autoecological reference system has been long requested by French water managers to support ecological diagnosis. In this study, we elaborated a new autoecological reference system gathering knowledge on environmental optima, tolerance and range values for 809 French diatom taxa, along with an ordinal classification for 7 autoecological traits: water acidity, water mineralisation, oxygen requirements, saprobity, trophic state, organic nitrogen and nitrates. By combining weighted averaging and regression tree techniques we also produced a simple, statistically robust and reproducible approach to study univariate taxa-environment relationships in a given region. This new trait matrix, in addition to providing autoecological attributes for over 200 French diatom taxa that had no correspondence in previous reference systems, also takes into account French specificities such as the scarcity of acidic situations and mineral nitrogen issues. On the basis of this new matrix, 3 autoecological functional groups have been identified in French diatom flora, mainly related to traits linked to anthropogenic disturbance. This revised autoecological classification will provide much more reliable information on French stream benthic diatoms ecology, and should therefore allow better ecological diagnosis if accompanied by rigorous management of synonyms and taxonomic levels.

Aim The interaction of land use with local versus regional processes driving biological homogenization (β‐diversity loss) is poorly understood. We explored: (a) stream β‐diversity responses to land cover (forest versus agriculture) in terms of physicochemistry and physicochemical heterogeneity; (b) whether these responses were constrained by the regional species pool, i.e. γ‐diversity, or local assembly processes through local (α) diversity; (c) whether local assembly operated through the regional species abundance distribution (SAD) or intraspecific spatial aggregation; and (d) the dependence on body size, dispersal capacity and trophic level (producer versus consumer). Location USA, Canada and France. Time period 1993–2012. Major taxa studied Stream diatoms, insects and fish. Methods We analysed six datasets totalling 1,225 stream samples. We compared diversity responses to eutrophication and physicochemical heterogeneity in forested versus agricultural streams with regression methods. Null models quantified the contribution of local assembly to β‐diversity (β‐deviance, βDEV) for both types of land covers and partitioned it into fractions explained by the regional SAD (βSAD) versus aggregation (βAGG). Results Eutrophication explained homogenization and more uneven regional SADs across groups, but local and regional biodiversity responses differed across taxa. The βDEV was insensitive to land use. The βSAD largely exceeded βAGG and was higher in agriculture. Main conclusions Eutrophication but not physicochemical heterogeneity of agricultural streams underlay β‐diversity loss in diatoms, insects and fish. Agriculture did not constrain the magnitude of local versus regional effects on β‐diversity but controlled the local assembly mechanisms. Although the SAD fraction dominated in both land covers, it increased further in agriculture at the expense of aggregation. Notably, the regional SADs were more uneven in agriculture, exhibiting excess common species or stronger dominance. Diatoms and insects diverged from fish in terms of biodiversity, SAD shape and βDEV patterns, suggesting an overriding role of body size and/or dispersal capacity compared with trophic position.

Aim To quantify the relative contributions of local community assembly processes versus gamma-diversity to beta-diversity, and to assess how spatial scale and anthropogenic disturbance (i.e. nutrient enrichment) interact to dictate which driver dominates. Location France and the United States. Time period 1993-2011. Major taxa studied Freshwater stream diatoms. Methods beta-diversity along a nutrient enrichment gradient was examined across multiple spatial scales. beta-diversity was estimated using multi-site Sorensen dissimilarity. We assessed the relative importance of specialists versus generalists using Friedley coefficient, and the contribution of local community assembly versus gamma-diversity to beta-diversity across spatial scales, with a null model. Finally, we estimated the response of beta-diversity to environmental and spatial factors by testing the correlations between community, environmental and geographical distance matrices with partial Mantel tests. Results beta-diversity generally increased with spatial scale but the rate of increase depended on nutrient enrichment level. beta-diversity decreased significantly with increasing nutrient enrichment level due to the loss of specialist species. Local assembly was an important driver of beta-diversity especially under low nutrient enrichment. Significant partial Mantel correlations were observed between diatom beta-diversity and pure environmental distances under these conditions, highlighting the role of species sorting in local assembly processes. Conversely, in heavily enriched sites, only spatial distances were significantly correlated with beta-diversity, which indicated a substantial role of dispersal processes. Main conclusions Nutrient concentration mediated the expected increase in beta-diversity with spatial scales. Across spatial scales, beta-diversity was more influenced by local assembly processes rather than by gamma-diversity. Nutrient enrichment was associated with an overall decline in diatom beta-diversity and a shift in assembly processes from species sorting to dispersal, notably due to the elimination of some specialists and their subsequent replacement by generalists.

National audience

International audience; 1. Mass effect, allowing species to persist in unfavorable habitats, and dispersal limitation, preventing species from reaching favorable habitats, are the two major dispersal processes. While dispersal limitation can be detected by experimental or modeling techniques, mass effect is more challenging to evaluate, which hampers our ability to disentangle the influence of the environment vs. dispersal on species distribution. This is undesirable for biomonitoring programs built on known species-environment relationships.2. We developed an innovative method for detection of species influenced by mass effect. We tested it on stream diatoms, a widely used taxonomic group for stream biomonitoring, from four French watersheds. This method combined (1) an appropriate spatial framework, the Asymmetric Eigenvector Map (AEM), used in species distribution modeling to measure the relative influence of dispersal vs. niche processes, (2) an analysis of negative co-occurrence patterns to separate mass effect from dispersal limitation, and (3) a measurement of niche breadths to distinguish between non-spatially structured generalists and species influenced by mass effect.3. We propose that species characterized by low negative co-occurrence values, a high correlation to spatial factors and average to low niche breadths are sensitive to mass effect.4. Synthesis and applications: We suggest that the sensitivity of species towards mass effect should represent a new ecological trait to be considered for fundamental and applied issues concerning ecology and water quality assessment. Almost all of the species identified here as influenced by mass effect are contributing to the calculation of different diatom-based indices (e.g., Biological Diatom Index or Specific Pollution-sensitivity Index) and should be treated with caution when assigning ecological status classes to water bodies.

International audience; Microalgae play a key role in ecosystems and are widely used in ecological status assessment. Research focusing on such organisms is then well developed and essential. Anyway, approaches for a better comprehension of their metabolome's response towards anthropogenic stressors are only emerging. This review presents the biochemical responses of various microalgae species towards several contaminants including metals and chemicals as pesticides or industrial compounds. We aim to provide a comprehensive and up-to-date overview of analytical approaches deciphering anthropogenic contaminants impact on microalgae metabolome dynamics, in order to bring out relevant biochemical markers that could be used for risk assessment. Studies to date on ecotoxicological metabolomics on microalgae are highly heterogeneous in both analytical techniques and resulting metabolite identification. There is a real need for studies using complementary approaches to determine biomarkers usable for ecological risk assessment.

1. Understanding the mechanisms that drive beta diversity (i.e. beta-diversity), an important aspect of regional biodiversity, remains a priority for ecological research. beta-diversity and its components can provide insights into the processes generating regional biodiversity patterns. We tested whether environmental filtering or dispersal related processes predominated along the stream watercourse by analysing the responses of taxonomic and functional diatom beta-diversity to environmental and spatial factors. 2. We examined the variation in total beta-diversity and its components (turnover and nestedness) in benthic diatom species and ecological guilds (motile, planktonic, low-and high profile) with respect to watercourse position (up-, mid-and downstream) in 2,182 sites throughout France. We tested the effects of pure environmental and pure spatial factors on beta-diversity with partial Mantel tests. Environmental factors included eight physicochemical variables, while geographical distances between sites were used as spatial factors. We also correlated a and c-diversity, and the degree of nestedness (NODF metric) with environmental variables. 3. Total beta-diversity and its turnover component displayed higher values upstream than mid-and downstream. The nestedness component exhibited low values, even when NODF values increased from up-to downstream. Pure environmental factors were highly significant for explaining total beta-diversity and turnover regardless of watercourse position, but pure spatial factors were mostly significant mid-and downstream, with geographical distance being positively correlated with beta-diversity. Across sites, nutrient enrichment decreased turnover but increased the degree of nestedness. Motile and low profile diatoms comprised the most abundant guilds, but their beta-diversity patterns varied in an opposite way. The lowest guild beta-diversity was observed upstream for low profile species, and downstream for motile species. 4. In conclusion, environmental filtering seemed to play a major role in structuring metacommunities irrespective of site watercourse position. Filtering promoted strong turnover patterns, especially in disconnected upstream sites. The greater role of spatial factors mid-and downstream was consistent with mass effects rather than neutral processes because these sites had lower total beta-diversity than upstream sites. Motile species were most strongly affected by mass effects processes, whereas low profile species were primarily influenced by environmental conditions. Collectively, these findings suggest that partitioning of total beta-diversity into its components and the use of diatom ecological guilds provide a useful framework for assessing the mechanisms underlying metacommunity patterns along the stream watercourse.

International audience; The Water Framework Directive (WFD) requires a level of "confidence" and "precision" in the established freshwater monitoring system, as several sources of variability can contribute significantly to the mis-classification of water body ecological status. Diatoms and macrophytes are required by the Directive as biological quality element (BQE) and are routinely used in France to monitor the health of rivers. The present study evaluated uncertainties related to the application of the data acquisition protocol for the two vegetation-based assessment methods in France (Biological Diatoms index, IBD 2007 and Biological River Macrophyte index, IBMR). We aimed to estimate the overall impact of inter-operator variability on IBD 2007 and IBMR results, and on river ecological status classification, at the French national scale. A systemic approach was designed and sampling surveys were conducted at the same sites by three different operators belonging to different French bodies involved in monitoring. Results showed significant inter-operator variability regarding the species lists obtained, but also in terms of richness and abundance metrics. However, statistical analyses did not reveal any significant difference in the distribution of IBD 2007 and IBMR scores between the three operators, among all sites considered together. The mean deviation at a site was ± 0.85 for the diatom index (differences ranged between 0 and 6.6 IBD 2007 points) and ± 0.57 for the macrophyte index (the effective range was 0 and 3 IBMR points). In general, inter-operator variability was higher for moderate and poor ecological status classes. The distribution of such variability observed along the entire quality gradient of our data set, for both diatoms and macrophytes, was used to fit a model able to define the probability for a site to belong to a given status class according to its index score. Identifying and quantifying the key factors that contribute to the potential misclassification of the ecological status finally allowed us to propose future recommendations in order to minimise the main sources of error.

In this intercontinental study of stream diatoms, we asked three important but still unresolved ecological questions: (1) What factors drive the biogeography of species richness and species abundance distribution (SAD)? (2) Are climate-related hypotheses, which have dominated the research on the latitudinal and altitudinal diversity gradients, adequate in explaining spatial biotic variability? and (3) Is the SAD response to the environment independent of richness? We tested a number of climatic theories and hypotheses (i.e., the species-energy theory, the metabolic theory, the energy variability hypothesis, and the climatic tolerance hypothesis) but found no support for any of these concepts, as the relationships of richness with explanatory variables were nonexistent, weak, or unexpected. Instead, we demonstrated that diatom richness and SAD evenness generally increased with temperature seasonality and at mid- to high total phosphorus concentrations. The spatial patterns of diatom richness and the SADmainly longitudinal in the United States but latitudinal in Finlandwere defined primarily by the covariance of climate and water chemistry with space. The SAD was not entirely controlled by richness, emphasizing its utility for ecological research. Thus, we found support for the operation of both climate and water chemistry mechanisms in structuring diatom communities, which underscores their complex response to the environment and the necessity for novel predictive frameworks.

Dans un contexte où les pressions anthropiques n'ont pas cessé d'augmenter depuis la fin du 18ème siècle, il est primordial de disposer d'outils de bio-indication robustes. Ces derniers nous permettent de suivre l'évolution de l'état de santé des écosystèmes lacustres français sous l'impulsion de l'Union européenne, par l'intermédiaire de la Directive Cadre Européenne sur l'Eau (DCE, 2000). Le présent travail s'insère dans la continuité des développements d'un indice multi-métrique pour l'évaluation de l'état écologique des plans d'eau en ce qui concerne le compartiment phytoplancton. Dans ce rapport, nous expliquons les modifications que nous avons apportées à la base de données « phytoplancton » d'Aix-en-Provence. Puis nous montrons comment il est possible d'utiliser des modèles de « machine learning » pour résoudre diverses problématiques : séparation de la base de données en groupes géographiques, extraction de seuils physico-chimiques et essais d'élaboration d'une nouvelle métrique. Nous avons mis en évidence qu'il était possible de diviser notre base de données modifiée en quatre groupes typologiques via la méthode des « k-means ». Une refonte de la méthode des « Gradient Forest » nous a permis d'extraire des seuils physico-chimiques dans chacun de ces quatre groupes. De plus, nous avons montré que les modèles « Random Forest » pouvaient être une bonne alternative aux méthodes classiques, pour le développement d'une métrique de bio-indication ou de diagnostic. Dans ce cadre-là, nous pensons que ces méthodes innovantes d'intelligence artificielle peuvent être un atout de taille dans l'aide au développement d'indices de bio-indication lacustres. Ces outils de diagnostic sont indissociables de la protection des écosystèmes aquatiques, étant donné qu'ils permettent de rendre compte des pressions anthropiques subies par ces systèmes aquatiques complexes.

Le pourcentage de déformations des diatomées est de plus en plus utilisé comme un indicateur de stress toxique dans les cours d'eau. Cependant, ce pourcentage ne permet pas de quantifier directement l'importance de ce stress, et certains auteurs suggèrent que la quantification de la « sévérité » des déformations pourrait améliorer les relations de cause à effet. Dans cette optique, nous avons testé l'applicabilité de la morphométrie géométrique pour évaluer l'intensité de déformation chez différents spécimens de diatomées déformées. Cette méthode a pour but d'étudier des variations subtiles de formes et a été utilisée dans le but de mettre en évidence un gradient de déformations chez les diatomées. Sur la base de microphotographies d'individus normaux et déformés, le positionnement des points-repères a été optimisé, puis la méthode de superposition de Procruste a été utilisée pour mettre en évidence les variations morphologiques, en s'affranchissant des différences de taille, d'orientation mais aussi de position. Les résultats de ces analyses montrent l'efficacité de la méthode pour discriminer les individus normaux et déformés, avec un nombre limité de points-repères (6). A partir des caractéristiques morphométriques des individus déformés, la méthode permet de mettre en évidence un gradient de déformations au sein des individus déformés, en concordance avec une classification préalable de la sévérité des déformations réalisée visuellement. De plus, elle permet de mettre en évidence une relation entre l'intensité d'une pression toxique du milieu et les déformations des diatomées face à ce stress.

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; Les microalgues, en tant que producteurs primaires, sont à la base des réseaux trophiques aquatiques : elles peuvent donc être directement impactées par les herbicides. Dans l’environnement aquatique, la matière organique dissoute (MOD) peut également influencer les microalgues. La présente étude avait pour but d’étudier l’impact de la MOD naturelle (provenant du Bassin d’Arcachon) sur la toxicité de trois herbicides (irgarol (I), diuron (D) et S-métolachlore (S)), seuls et en mélange, pour deux micro-algues marines: Chaetoceros calcitrans (Cc) et Tetraselmis suecica (Ts), en cultures monospécifiques en laboratoire. Après une exposition de six jours à chaque herbicide (I0,05 et I0,5 µg.L-1; D0,05 et D0,5 µg.L-1; S0,5 et S5 µg.L-1) et à deux mélanges (M1: I0,05+D0,05+S0,5 et M2: I0,5+D0,5+S5), en présence ou non de MOD, les effets ont été évalués sur la croissance, l’efficacité photosynthétique, la quantité relative d’espèces réactives de l’oxygène et le contenu lipidique relatif. En l’absence de MOD, les conditions I0,5 et M2 ont significativement affecté les deux espèces : inhibition de la croissance et de l’efficacité photosynthétique et diminution du contenu lipidique relatif. Les impacts de M2 sur Cc ont été similaires aux effets induits par I0,5 ; en revanche pour Ts, la toxicité de M2 a été supérieure, suggérant une probable synergie entre les molécules. En présence de MOD, des effets significatifs de I0,5 et M2 ont également été observés sur les deux espèces : alors que les effets ont été amoindris en présence de MOD chez Cc, ils ont été amplifiés chez Ts. La présence de MOD naturelle a donc influencé la toxicité des herbicides de façon opposée chez les deux espèces. Ces résultats peuvent être expliqués partiellement par la complexation entre la MOD et les herbicides. En effet, des études ont montré que la MOD pouvait moduler la biodisponibilité des pesticides et des métaux selon la capacité des microalgues à pouvoir réaliser ou non de l’hétérotrophie (mécanisme favorisant la pénétration des molécules dans les cellules). Les variations de toxicité observées dans cette étude pourront être interprétées plus précisément avec les résultats des analyses chimiques en cours d’acquisition (MOD, herbicides et carbone organique dissous).

The Biological Diatom Index (BDI) is a standardized method routinely used in France for the surveillance of watercourse quality. This index is based on a list of 209 key species showing different pollution sensitivities. The pollution sensitivity, or “ecological profile”, is determined through the species presence probability values along a seven quality classes gradient. In a sample, the presence and abundance of species from this list are used to calculate the BDI score. Recently, water managers pointed out several weaknesses of this index: (a) the BDI fails to correctly assess water quality in acidobiontic and brackish conditions, and (b) pollution sensitivity and tolerance of several key species used to calculate the index need to be improved. This paper presents and discusses the new version of the BDI, called BDI-2006. 2802 samples were used to create this new index (samples collected on all French river types during the last thirty years), where 1063 diatom species were identified. For each sample, the community was described with species relative abundance, and relevant physico-chemical parameters were collected: pH, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, ammonium, orthophosphates and nitrates. Eight hundreds and thirty eight key species were finally kept, including species typical of acidic and brackish waters, tropical taxa and abnormal forms of many widespread taxa (as evidence of toxicological impacts). The physico-chemical and the biological datasets were explored with classical analysis (Principal Component Analysis) and neural networks (Self-Organizing Maps), combined to draw the new key species ecological profiles. Comparing to the initial version of the BDI, several species profiles ( Nitzschia paleacea for example) were clearly enhanced. This new version was adopted by the French standardisation authority (AFNOR) in October 2007.

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; The Water Framework Directive (European Council 2000) has to be applied to both the European continental area and to some EU overseas territories of EU member states. The present talk concerns the French Carribean Islands (Martinique and Guadeloupe). For such territories with a strong biogeographical specificity, biological indexes set-up and validated in continental Europe may not work satisfactorily. The main problems encountered result from particularities of geochemical and climatic conditions, as well as of taxa and their ecology. At the request of Water Offices, of the local services (DEALs) of the Environment Ministry of Martinique and Guadeloupe and the French National Office for Water and Aquatic Environments (ONEMA), a scientific consortium composed of ASCONIT Consultancy and IRSTEA performed a five year study based on a network of monitoring sites and other particular sites. The study aimed to: 1) describe abiotic environmental condition of rivers in situ (physico-chemistry, chemistry, descriptors of ecological ambiance like shading, flow velocity, depth...); 2) identify and count relative abundances of diatom taxa; and 3) set-up a new diatom index dedicated to the French West Indies, based on local relationships between abiotic descriptors and species ecology: the “Indice Diatomique Antilles”(IDA). The five-year study allowed the collation of 607 samples of diatoms and environmental measurements, obtained from 130 sites during seven field campaigns covering two different seasons. The main task was to identify and count the species in this little-known taxonomic context. Among the 512 different taxa observed, 178 have been found in sufficient numbers to establish their ecological profile and integrate them in the new index. Pollution being highly diluted because of the mountainous local context and the tropical climate, we chose to take into account only 47 “alert” taxa that are associated with significant anthropogenic alteration. Compared to a first version of IDA, a refined interpretation of their profiles allowed us to partition them into 25 "Taxons-", indicating average anthropogenic alterations and 22 "Taxons2-", associated with (?) severe pollution that reduce more strongly the index’s values. The new index version gives satisfactory results for quantifying the anthropogenic impact, which will be discussed. A ecological status assessment system for West Indian rivers, based on Equivalent Quality Ratios (EQRs) per natural zone, is currently being published at the French Official Journal.

International audience; La Directive 2000/60/CE (DCE) vise à l'atteinte ou au maintien du Bon Etat Ecologique des masses d'eau européennes au terme de 2015. Cette Directive, qui a force d'application dans les Antilles Françaises comme pour la France métropolitaine, a cependant nécessité un délai inévitable de mise au point méthodologique de nouveaux outils utiles à sa mise en ½uvre dans le contexte local, les indices biologiques métropolitains (exemple des indices diatomiques IPS et IBD) n’étant pas adaptés biogéographiquement aux spécificités climatiques et floristiques qu’on y rencontre. Dans ce contexte, un programme de recherche trisannuel a été mis en place successivement en Martinique puis en Guadeloupe de 2009 à 2012, visant 1) à l'acquisition de la connaissance taxonomique et hydro-écologique nouvelle concernant les espèces et assemblages diatomiques de cette zone, dont l'information utile pour la surveillance sera reprise dans un guide taxonomique et 2) à la genèse d'un indice diatomique adapté au contexte Antillais et permettant l'évaluation judicieuse de l'Etat Ecologique. Des données complémentaires acquises les 2 années suivant l’achèvement de ce programme ont permis de combler des déficits de connaissance encore diagnostiqués à la fin du programme initial et de conforter la démarche d’analyse et d’élaboration de l’indice. La démarche biomathématique développée pour la conception du nouvel indice diatomique s'est articulée en 4 grandes étapes : 1) Une biotypologie réalisée à l'aide d'un réseau neuronal non supervisé (S.O.M.), a permis de repérer les principales communautés diatomiques et de préciser l'influence de leurs facteurs de forçage (naturels vs anthropiques). 2) Une analyse multivariée (ACC complète) a ensuite permis de repérer la structuration des gradients abiotiques naturels et d'anthropisation et leur influence sur les communautés des sites. 3) Une ACC restreinte basée sur une sélection de descripteurs abiotiques représentatifs des gradients anthropiques a servi à établir les profils écologiques des espèces constitutives de l’IDA. 4) Des grilles basées sur un zonage naturel des Antilles et formulées en équivalents de qualité écologique (EQRs) permettent d’évaluer l’Etat Ecologique au niveau de relevés individuels, ainsi qu’au niveau de sites après l’agrégation temporelle préconisée par Arrêté national.

National audience; La Directive 2000/60/CE (DCE), qui vise à l'atteinte ou au maintien du Bon Etat Ecologique des masses d'eau européennes au terme de 2015, doit être appliquée dans les DOM français comme pour la France métropolitaine. Cependant, son entrée en vigueur a nécessité un délai inévitable de mise au point méthodologique de nouveaux outils biologiques adaptés au contexte local, les indices biologiques métropolitains (exemple des indices diatomiques IPS et IBD) ayant un décalage biogéographique très conséquent par rapport aux spécificités climatiques et floristiques qu’on y rencontre et n’étant donc pas utilisables localement. Dans ce contexte, un programme de recherche trisannuel a été mis en place successivement en Martinique puis en Guadeloupe de 2009 à 2012, visant : 1) à l'acquisition de la connaissance taxonomique et hydro-écologique nouvelle concernant les espèces et assemblages diatomiques de cette zone, dont l'information utile pour la surveillance sera reprise dans un guide taxonomique et 2) à la genèse d'un indice diatomique adapté au contexte Antillais et permettant l'évaluation judicieuse de l'Etat Ecologique. Des données complémentaires acquises les 2 années suivant l’achèvement de ce programme (2012 et 2013) ont permis de combler des déficits de connaissance encore diagnostiqués à la fin du programme initial et d’améliorer la première version d’indice produite (l’IDA-1). Au total, 607 relevés couplant descripteurs environnementaux abiotiques et assemblages diatomiques, acquis lors de campagnes saisonnières sur 130 sites de terrain différents de Martinique et de Guadeloupe, ont été pleinement exploitables. 512 taxons en tout y ont été recensés et comptés au final (pour 470 en fin du programme initial). Beaucoup d’entre eux étant trop rares pour qu’on puisse leur affecter une écologie robuste, un double seuillage sur l’occurrence et l’abondance relative minimale dans au moins un relevé a permis de calculer un profil écologique à 186 taxons. 12 d’entre eux étant typiquement halophiles (influences halines littorales à l’aval de certains cours d’eau), 178 taxons participent effectivement au calcul de la nouvelle version d’indice (IDA-2), dont 47 taxons d’alerte répartis en 2 catégories selon l’intensité de leur message d’altération. L’IDA-2 a résolu beaucoup de problèmes de jeunesse liés à la première version et donne satisfaction. Sur la base de ses notes, il a été possible de définir les niveaux de référence dans 2 grands ensembles naturels (Zone « Plaine » correspondant aux hydrochimies très minéralisées de la zone des Mornes et de la Plaine du Lamentin de Martinique, Zone « Volcan » correspondant au massif volcanique Nord-Martinique et à toute la Basse-Terre de Guadeloupe). 2 grilles d’évaluation bâties selon un principe d’EQRs ont pu être finalement proposées, permettant d’évaluer l’état diatomique associé à chaque relevé individuel de chaque campagne d’échantillonnage. Des documents facilitant la mise en ½uvre de l’indice (guide taxonomique pour l’utilisateur, guide méthodologique) ont été livrés en fin de programme pour accompagner et faciliter le transfert opérationnel de cette nouveelle version de l’Indice Diatomique Antilles (IDA-2).

La masse d’eau « Luzou » a été identifiée lors de l'état des lieux 2004 actualisé 2006, comme risquant de ne pas atteindre le Bon Etat en 2015. Toutefois, le décalage entre les pressions identifiées sur ce secteur et la réponse du compartiment biologique (diatomées notamment), a conduit l’Agence à solliciter l’Irstea de Bordeaux pour mener une étude (sur la période 2009-2010) visant à préciser les réponses des différents compartiments biologiques au regard des pressions qui s’exercent sur cette masse d’eau. Cette étude avait conclu que l’impact chimique des rejets du complexe MLPC sur les différents types de communautés végétales et animales du Luzou était très net et délétère : rupture brutale de la diversité biologique et de la biomasse de la faune piscicole et des macro-invertébrés benthiques ; apparition de taxons et de formes biologiques résistants à la pollution (formes tératogènes chez les diatomées, Chironomides, Chevaines, Sphaerotilus, …). Ces résultats ont depuis été valorisés par une publication scientifique (Lainé et al. 2014). Suite à ce constat, l’Agence de l’Eau a sollicité l’Irstea de Bordeaux afin de réaliser un suivi annuel des flores diatomiques et de la physico-chimie de l’eau sur la période 2012-2014. Les résultats des campagnes 2012 et 2013 ont confirmé les précédents, avec un taux très significatif de tératogénicité. Ce document présente les résultats de la campagne 2014, à laquelle nous avons intégré l’étude exploratoire de la micro-méiofaune du biofilm. MLPC à ce jour n’a pas encore mis en place de système poussé d’épuration de ces effluents avant rejet.

Dans le contexte biogéographique particulier des Antilles, aucune méthode de bio-indication diatomique pré-existante n’est réellement utilisable pour diagnostiquer l’état écologique des cours d’eau, qui comporte de nombreuses espèces de diatomées tropicales inconnues en métropole. La DCE ayant vocation à s’appliquer dès que possible dans les DOM français, les Offices de l’Eau et DEALs de Martinique et de Guadeloupe, appuyés par l’ONEMA, ont lancé en 2009 un premier programme de recherche-transfert de 3 à 4 ans destiné : 1) à repérer et identifier les flores diatomiques de chaque Île ; 2) à étudier leur écologie ; 3) à mettre en place un nouvel indice diatomique spécifique destiné à être utilisé ensuite en routine dans le cadre des réseaux de surveillance. Ce programme initial, pris en charge par le consortium ASCONIT-IRSTEA, a abouti à une première version d’Indice Diatomique des Antilles utilisable (Rapport Final IDA du 14-10-2013). Cette première version présentait quelques défauts de jeunesse essentiellement dus à un manque de recul-données. La réalisation de campagnes complémentaires d’échantillonnage en 2012 et 2013 a permis de renforcer de façon ciblée certaines situations insuffisamment documentées. Au final, huit campagnes saisonnières de prélèvement, qui ont concerné en tout 130 stations réparties de façon presque égale sur les deux îles, ont permis de disposer de façon couplée d’échantillonnages d’eau et de mesures de terrain permettant de caractériser le milieu abiotique, ainsi que de prélèvements de biofilms diatomiques représentatifs de l’état des stations. 607 relevés complets ont été pleinement exploitables, permettant d’identifier et de compter 512 taxons diatomiques différents et de réaliser une nouvelle fois les analyses de données. Des analyses exploratoires à visée typologique ont notamment permis d’asseoir un zonage naturel simplifié en 2 grands ensembles naturels. L’IDA-2 (Indice Diatomique des Antilles, version 2) a été construit sur un Gradient Composite Multimétrique d’Anthropisation (GCMA) intégratif de 10 variables abiotiques significativement influencées par les pressions humaines. Sa division en 5 classes de qualité a permis, après intervention d’un double seuillage quantitatif, de calculer les profils écologiques de 186 espèces ainsi sélectionnées. 8 d’entre eux provenant d’entrés halines littorales, 178 taxons participent au final au calcul de l’indice, dont 131 «Taxons +» non–porteurs de message particulier relatif à l’altération anthropique. 47 taxons sont porteurs d’un message d’alerte. Par rapport à l’IDA-1, une interprétation raffinée de leurs profils a permis de les répartir en 25 «Taxons», révélateurs d’altérations anthropiques moyennes, et 22 «Taxons2» indicateurs d’altération anthropique forte, qui exercent un poids différent dans la diminution des notes d’indice. Une stratégie d’évaluation d’état écologique au relevé, basée sur l’élaboration de 2 grilles d’EQRs, une pour la zone aux eaux peu minéralisées des massifs volcaniques des 2 îles (Zone « Volcan »), et une pour la zone à hydrochimie naturelle fortement minéralisée regroupant les Mornes et la Plaine du Lamentin en Martinique (Zone « Plaine ») a pu être calée et donne satisfaction. Concernant l’évaluation temporelle intégrée au site, dans l’attente de stabilisation de règles officielles nationales qui seront diffusées dans un prochain Arrêté d’Evaluation, 4 types de scénarios prospectifs d’agrégation ont été testés et évalués dans le cadre de ce programme. Un scénario de type OO-AO ménagé avec tolérance 25% a donné des résultats satisfaisants en utilisant les mêmes grilles que pour déterminer l’état au relevé. Comme il n’est pas voué à passer en application, un travail complémentaire d’adaptation de ces grilles reste donc à réaliser sur la base des règles précises proposées au niveau national (moyenne sur 3 ans par site).

Background and aims – The diatom flora from West African rivers remains virtually unknown. In this context, and given the restricted literature for the region, we explored the diatom communities from the Agnéby and Mé river watersheds, Ivory Coast. Methods – Diatoms were sampled on glass slides previously immersed during a period of thirty days, at different sites along the Agnéby and the Mé River. Species were identified using light and scanning electron microscopy. Key results – Among the 258 taxa recorded, Planothidium comperei sp. nov. is the most abundant. A thorough description of this species is proposed. This new species shows morphological similarities with Planothidium miotum (J.R.Carter & Denny) Lange-Bert., whose type material from Sierra Leone is illustrated in light microcopy for comparison. A second species originally described as Achnanthes piafica J.R.Carter & Denny is also illustrated and combined in the genus Planothidium .

International audience; L'étude ayant conduit à la genèse de l'IDR (Indice Diatomique Réunion) s'est appuyée sur l’acquisition de 269 relevés taxinomiques des espèces rencontrées sur place et de données associées de chimie des eaux, obtenues sur un réseau de 56 sites à l'occasion de 5 campagnes de prélèvements de terrain. L'analyse de ces données a permis une caractérisation plus ou moins consolidée des préférences écologiques de 343 espèces, le repérage de communautés diatomiques-types caractéristiques de conditions environnementales particulières et, au final, la mise au point de ce nouvel indice, qui mobilise les profils de qualité écologique de 175 espèces suffisamment occurrentes.

International audience; La Directive 2000/60/CE (DCE) établit le cadre de la politique communautaire dans le domaine de l'eau et définit les objectifs environnementaux à atteindre pour l'ensemble des eaux. Les Antilles françaises, sont concernées au même titre que la métropole par cette directive. Cependant le contexte biogéographique totalement différent et la méconnaissance de la flore diatomique ont rendu indispensable la conception d’un indice diatomique spécifique. ASCONIT Consultants et l’Irstea se sont associés pour créer ce nouvel outil de bioindication de la qualité de l’eau aux Antilles dans le cadre d’un programme de recherche financé par l’ONEMA, les offices de l’eau et les DEAL de chaque îles. Ce programme de recherche s’articule autour de 2 axes : une phase préalable d’acquisition des données floristiques et une phase d’analyses statistiques des données qui a abouti au calcul de l’indice. Cette étude a permis de réaliser un gros effort d’échantillonnage par rapport aux précédents travaux réalisés en Guadeloupe. Le nombre de taxons inventoriés a, de ce fait, fortement augmenté pour chacune des 2 îles. L’analyse de ces inventaires a permis de mettre en évidence les caractéristiques essentielles des peuplements diatomiques antillais (nombre de taxons, de genres, inventaires spécifiques, répartition des taxons selon leur abondance relative au sein des inventaires ou selon leur occurrence). Les premières étapes des analyses statistiques des données ont permis d’aborder la structuration des communautés de diatomées (biotypologie des assemblages diatomiques) et, dans un deuxième temps, de confronter ces biotypes aux paramètres abiotiques auxquels ils sont associés. Chaque biotype diatomique peut alors être caractérisé par quelques espèces emblématiques et par les conditions environnementales qui y ont été mesurées. La projection de ces biotypes sur les cartes des stations étudiées permet de visualiser leur réalité géographique et/ou temporelle. La poursuite des analyses statistiques permettra, à terme de déterminer le profil écologique de chaque espèce et de calculer un indice diatomique spécifique et adapté au contexte insulaire tropical des Antilles Française.

International audience; The Leyre River is the main tributary to the Bassin d’Arcachon lagoon. Herbicides belonging to the chloroacetanilide class have been found in the river (S-metolachlor and acetochlor) as well as some of their metabolites at higher concentrations. As the environmental toxicity of these molecules is not well known, ecotoxicological tests have been carried out on river periphyton at different levels of biological diversity: from the clone of one diatom species (Nitzschia nana) to the population of the same species (several clones) up to the multi-specific species community dominated by diatoms. Moreover, tests were performed on diatoms coming from an unpolluted upstream site and from a contaminated downstream site, in order to investigate possible tolerance acquisition to pollutants. The method consisted in measuring diatom growth inhibition at different doses of each substance from the increase of chlorophyll-a concentration after 4 days. It resulted that acetochlor was clearly more toxic than S-metolachlor at all levels of biological diversity. EC50 values estimated from the tests suggest no effect of contaminants on diatom growth or biomass in the river. The toxicity of the metabolites appeared very low compared to that of their parent compounds. No difference in tolerance to the herbicides was demonstrated between summer diatom communities from the two sites in spite of different specific compositions. However, concerning the populations of N. nana isolated in winter following the highest herbicide concentrations in the river (about 0.5 mg L1), the downstream population showed a higher tolerance to acetochlor but there was no co-tolerance to S-metolachlor. Thus, it appeared that acetochlor represents the highest toxic pressure on periphyton among the other contaminants in the Leyre River.

Cette classification (Tab. 1) prend pour modèle celle qui a été publiée par Round et al. en 1990. Cependant, pour les niveaux nomenclaturaux plus élevés, elle a été modifiée en suivant les résultats des travaux de phylogénie moléculaire de Medlin et Kaczmarska (2004). Le tableau 1 décline la division des Bacillariophyta en 10 niveaux nomenclaturaux, allant de la subdivision à la forme. Dans le tableau présenté (Tab. 1), le rang nomenclatural de chaque taxon est rappelé en début de ligne par une abréviation : Sd pour subdivision, etc.

National audience; La dégradation continue des écosystèmes aquatiques a intensifié le besoin de développer des méthodes d'évaluation de la qualité du milieu toujours plus performantes et pertinentes, basées sur la biologie et l'écologie des organismes. Dans ce contexte, l'utilisation des traits biologiques et écologiques en bio-indication fournit de nombreuses perspectives. Nous vous proposons, à travers l'exemple des diatomées et des macro-invertébrés, de voir comment sont déclinés ces traits bioécologiques en termes de bio-indication toxique.

International audience; Knowing that diatoms are good indicators of stream ecological conditions, the aim of our research program was to test on a pilot data-set the interest and efficiency of using a Self-Organizing Map (SOM) as an ordination technique to determine and to classify types of river ecosystems. Such neural networks have already been successfully used for other aquatic communities patterning. Diatoms, water chemistry and stream morpho-dynamical parameters were characterised for 49 non impacted sampling stations spread over the Adour-Garonne watershed (South-Western France). Combining the SOM to the Structuring Index we selected in a second step the most relevant species (called "structuring species") influencing this typology. In this way, three main homogeneous regions were characterised, as regards to diatom communities and abiotic parameters, allowing us to meet the Water Framework Directive requirements concerning stream ecoregional classification.

Dans le contexte biogéographique particulier des Antilles, qui comporte de nombreuses espèces de diatomées tropicales inconnues en métropole, aucune méthode de bio-indication diatomique pré-existante ne s’est avérée fiable pour diagnostiquer l’état écologique des cours d’eau. Afin de pouvoir mettre en ½uvre la DCE, qui doit aussi s’appliquer dans les DOM français, les services gestionnaires de Martinique et de Guadeloupe (Offices de l’Eau, DEALs) appuyés par l’ONEMA ont lancé en 2009 un premier programme de recherche-transfert de 3 à 4 ans destiné à repérer et identifier les flores diatomiques de chaque Île, à étudier leur écologie et à mettre en place un nouvel indice diatomique spécifique utilisable ensuite pour diagnostiquer l’état écologique dans le cadre des réseaux de surveillance de routine. Ce programme initial, pris en charge par le consortium ASCONIT-IRSTEA, a abouti à une première version d’IDA (Indice Diatomique des Antilles) restituée via un rapport final (Version Finale du 14-10-2013). Suite au constat de quelques défauts de jeunesse et à la réalisation de campagnes complémentaires d’échantillonnage en 2012 et 2013, il a été prospecté en tout, au cours de 8 campagnes saisonnières de prélèvement, un total de 130 stations réparties de façon presque égale sur les deux îles. Ces campagnes ont visé à la réalisation d’échantillonnages et mesures de terrain permettant de recueillir, de façon couplée, plus d’une trentaine de descripteurs abiotiques (dont il a pu être tiré un référentiel complet portant sur 25 descripteurs physico-chimiques, utilisé ensuite pour les analyses de données), ainsi que des prélèvements biologiques de biofilms représentatifs de l’état des stations. Parmi eux, 607 relevés complets ont été pleinement exploitables. Au total, 512 taxons diatomiques différents ont pu être identifiés et dénombrés au niveau spécifique, et ont donc été pris en compte dans les comptages. Une analyse exploratoire réalisée à partir d’une technique neuronale non supervisée (SOM), réalisée et commentée dans le premier rapport, a permis de dégager une typologie des assemblages naturels et de ceux structurés par les principaux types d’altérations rencontrés aux Antilles qui a à nouveau servi pour soutenir certains aspects de la présente démarche (autoécologie des taxons, biotypologie, regroupements d’HERs en ensembles naturels de plus grande taille …). Des techniques multivariées classiques (ACP, ACC) ont permis d’expliciter la structuration des gradients abiotiques présents et leur correspondance avec la distribution des espèces et la composition des assemblages. L’IDA-2 (Indice Diatomique des Antilles, version 2) a été construit sur un gradient composite d’anthropisation intégratif de 10 variables abiotiques significativement influencées par les pressions humaines. Un gradient composite multi-métrique d’anthropisation (GCMA) a été divisé en 5 classes de qualité abiotique ensuite utilisées pour décliner les profils écologiques des espèces constitutives. Après seuillage sur l’occurrence et les abondances relatives, 186 taxons ont été suffisamment occurrents et abondants pour qu’il soit possible de leur calculer un profil de qualité écologique. 8 d’entre eux étant mis de côté pour cause d’écologie haline (entrées littorales sur certaines stations aval), 178 taxons participent au final au calcul de l’indice. 131 taxons qualifiés de «Taxons +» sont des espèces d’eau douce dont la présence ne porte pas spécialement de message relatif à l’altération anthropique. 47 taxons porteurs d’un message gradé d’alerte ont été repérés. L’interprétation de leurs profils a été raffinée par rapport à la démarche IDA-1 et a permis de les répartir en 25 «Taxons-» (écologie centrée sur des altérations anthropiques moyennes) et 22 «Taxons2- » (indicateurs d’altération anthropique forte), qui exercent un poids différent dans la diminution des notes d’indice. Sur le plan du zonage des conditions naturelles, deux grands ensembles regroupés ont été repérés pour décliner une stratégie d’EQRs servant de base à l’évaluation d’état écologique : une zone aux eaux peu minéralisées commune aux parties volcaniques des 2 îles (Zone « Volcan »), et une zone à hydrochimie naturelle fortement minéralisée regroupant la zone des Mornes et la Plaine du Lamentin en Martinique (Zone « Plaine »). Après plusieurs tests, un système d’évaluation au relevé individuel a été calé et validé par expertise. Plusieurs principes d’agrégation temporelle de l’état écologique au site ont ensuite été testés. Celui qui donnerait les résultats les plus consistants sur le plan du classement écologique, introduisant des dérogations ménagées conditionnelles de 25% de profondeur de classe au principe européen dit de « One Out-All Out », n’est pas le système qui a été ensuite retenu pour application future au niveau national (cf nouvel Arrêté « Evaluation » à paraître prochainement). Il faudra donc adapter les grilles proposées dans cet Arrêté, convenables au relevé, pour rendre leur utilisation compatible avec l’évaluation agrégée des sites basée sur la moyenne de 3 relevés individuels annuels. L’IDA-1, qui n’avait pas encore de caractère officiel, ayant été rendu rapidement caduc par l’élaboration du nouvel indice IDA-2, qui a résolu les quelques problèmes de jeunesse rencontrés, on convient à partir de maintenant de simplifier la terminologie en renommant cette dernière version tout simplement IDA (Indice Diatomique des Antilles).

Le projet de recherche AquaVIT vise à accompagner l’évolution des modalités de gestiondes grands lacs aquitains, confrontés à des enjeux environnementaux liés à lacolonisation par les plantes aquatiques invasives. Ces plantes exotiques à caractèreenvahissant peuvent occuper une place importante au sein des écosystèmes lacustres et,par la même occasion, entraver de nombreux usages des lacs, notamment la pratiqued’activités de loisirs. En Nouvelle-Aquitaine, ces macrophytes invasifs font l’objet d’uneattention de la part des gestionnaires, élus et scientifiques depuis maintenant plus detrente ans. Néanmoins, un certain nombre d’interrogations demeurent. Les plantesprésentent encore des dynamiques de colonisation importantes dans de nombreux plansd’eau et les opérations de gestion visant à les réguler sont menées localement. Le projetde recherche AquaVIT s’intéresse particulièrement aux questions suivantes :- Les plantes invasives constituent-elles un élément perturbateur du bon fonctionnement écologique lacustre ?- Comment "faire avec" les plantes au quotidien ?- Comment "faire ensemble" ?Le projet AquaVIT affiche une ambition pluridisciplinaire forte, qui associe, dès saconception, les sciences humaines et sociales d’une part, et les sciences biogéochimiqueset écologiques d’autre part. Ce projet propose une alternative à la vision quantitative etmesurable, strictement centrée sur la plante (i.e distribution et biomasse des plantes), versune approche plus qualitative, orientée sur les relations entre la plante et sonenvironnement, celui-ci étant considéré d’un point de vue écosystémique et social.Appropriée par chacune des disciplines, cette posture a donné lieu à des approchesempiriques diverses et spécifiques. Dans le projet AquaVIT ont été déployées, entreautres, des enquêtes (qualitatives et quantitatives) auprès des acteurs, des études sociohistoriques basées sur des analyses de documents, mais aussi des prélèvements etmesures biologiques et physico-chimiques in situ, ainsi que des expérimentations enlaboratoire. Le croisement de ces regards et de ces méthodes constitue une des richessesdu projet. Les résultats obtenus invitent à s’éloigner d’une représentation univoque desconséquences potentielles de la présence d’herbiers denses de plantes aquatiquesinvasives, tout comme à contextualiser la problématique socio-environnementale de leurgestion. Ceci peut être illustré par le fait que les processus écologiques etbiogéochimiques à l’œuvre dans les herbiers sont étroitement liés aux conditionshydrodynamiques locales, ou encore que les représentations et les attitudes à leur sujetdépendent pour partie des usages et des pratiques de terrain. Dans certaines conditions,une telle « contextualisation » de la problématique a favorisé l’émergence d’innovationsorganisationnelles, se traduisant, par exemple, par des dispositifs à caractère participatif.En dépit des motivations et des intentions à s’engager, dont témoignent les usagers desplans d’eau, les soutiens (humains, techniques et financiers) des pouvoirs publics, restentessentiels. Sur un plan spatial, ces innovations peinent toutefois à dépasser l’échelle dessites, de sorte que la mise en relation entre plusieurs secteurs, que l’on est parfois enmesure d’attendre compte tenu de la dynamique des plantes et des processus, reposeencore très largement sur les réseaux sociotechniques des gestionnaires traditionnels desmilieux, et peu sur les utilisateurs finaux.

As part of the obligation to implement the WFD in the French overseas territories, a Research and Development Program, aimed at setting up a new diatom index dedicated to the French West Indies watercourses ecological status assessment, has been initiated and financed by the Water Offices of Martinique and Guadeloupe, with the assistance of the Environment Ministry Services of Martinique and Guadeloupe, as well as the AFB (ex-ONEMA). The initial program, followed by a complementary program aimed at better describing certain specific biogeographical aspects previously poorly covered, was implemented by the Asconit - Irstea partnership consortium from 2009 to the end of 2014, which also contributed a share of self-financing. The work resulted in the development of a first version of IDA (Indice Diatomique Antilles) in 2013, which was replaced the following year by a new version (IDA2) supported by data from the complementary program and better adapted to certain local specificities. This new version of IDA served as a basis for the publication of the Evaluation Decree of 27-07-2015 which, among other regulatory aspects, formalized the new diatom-based assessment system for the West-Indian rivers. Various complementary achievements have supported the effective operational transfer of this new method, namely: 1) the online access to a simplified script for calculating the regionalized ecological status derived from IDA2 under software R, accompanied by its user's manual; 2) editing of an IDA methodological guide; 3) the production of an IDA taxonomic guide including 186 taxon sheets which summarize, for each of the species contributing to the calculation of this index, the different types of information (morphological, taxonomic bibliography, chorological and auto-ecological) available at the end of the program. However, out of a total of 547 different taxa that could be identified as such and counted in West-Indian inventories at the end of this research program, nearly 2/3, still too lowly present for calculation of their ecological preferences and their index profile, were not ultimately included in the IDA taxonomic guide. However, despite their relative rarity, it is important to identify them correctly in local assemblages. Indeed, under condition of sufficient information on their ecology by then, they can participate in the foundation of future versions of this index. It is therefore with the aim of summarizing, valuing and making public all this knowledge accumulated on the diatoms of the West-Indian rivers, that the elaboration of the present work has been decided. That flora, which constitutes a 6-volume-reference book for the West Indian diatom species, will be of great help to the future contributors who will have to determine the diatoms within the framework of the surveillance networks. Indeed, in addition to taxa probably endemic to the West Indies, which do not seem to have been described in the classical taxonomic bibliography (taxon name under number), this flora recapitulates in French, in a single and accessible book, a taxonomic information at the worldwide level, previously fragmented in a large number of scientific articles and books often published in the native language of the country of origin, some of these references being furthermore difficult to access. Finally, this flora contains information on the 186 IDA index taxa, but also on the other taxa found at lower numbers, but identified at the specie level on the stations of the surveillance network and the complementary networks put in place, as well as on certain special situations found in Martinique and Guadeloupe (hydrothermal springs, downstream of sewage plants, "Biological Reservoirs" inventory sites, downstream sites of watercourses under coastal haline influence, etc…). Last, the study of some samples taken in Dominica revealed a great convergence of local diatomic communities with the flora of the French West Indies, but to date, some taxa found here have not yet been observed in Guadeloupe or Martinique. They have been integrated into this flora in dedicated boards.; Dans le cadre de l'obligation de mise en application de la DCE dans les DOM, un programme de Recherche-Développement visant à mettre en place un indice diatomique pour l'évaluation d'état des cours d'eau des Antilles Françaises a été initié et financé par les Offices de l'Eau de Martinique et de Guadeloupe, avec le concours des DEAL de Martinique et de Guadeloupe, ainsi que de l'AFB (ex-ONEMA). La réalisation du programme initial, puis d'un programme complémentaire visant à mieux renseigner certains aspects biogéographiques spécifiques antérieurement mal couverts, a été prise en charge par le consortium partenarial Asconit - Irstea de 2009 à fin 2014, qui a aussi apporté une part d'autofinancement. Courant 2013, les travaux ont débouché sur la mise au point d'une première version d'IDA (Indice Diatomique des Antilles), qui a été remplacée dès l'année suivante par une nouvelle version (IDA2) confortée par les données du programme complémentaire et mieux adaptée à certaines particularités du contexte local. Cette nouvelle version d'IDA a servi de base à la publication de l'Arrêté Evaluation du 27-07-2015 qui, entre autres aspects réglementaires, a officialisé le nouveau dispositif d'évaluation diatomique des cours d'eau des Antilles. Diverses réalisations complémentaires sont venues appuyer le transfert opérationnel effectif de cette nouvelle méthode, à savoir : 1) la mise en ligne d'un script simplifié de calcul de l'état écologique régionalisé à partir de l'IDA2 sous logiciel R, accompagné de sa notice-utilisateur ; 2) l'édition d'un guide méthodologique IDA ; 3) la production d'un guide taxonomique IDA notamment constitué de 186 fiches-taxons qui récapitulent, pour chacune des espèces contributives au calcul de cet indice, les différents types d'informations (morphologiques, de bibliographie taxonomique, chorologiques et auto-écologiques) disponibles à l'issue du programme. Cependant, sur un total de 547 taxons différents ayant pu être identifiés en tant que tels et recensés dans les inventaires Antillais à l'issue de ce programme de recherche, près des 2/3, encore trop peu présents en occurrence et/ou en effectifs cumulés pour se voir calculer des préférences écologiques et un profil indiciel, n'ont pas été inclus au final dans le guide taxonomique IDA. Cependant, malgré leur relative rareté, il est important de les identifier correctement dans les assemblages locaux. En effet, sous réserve d'acquisition d'une information suffisante sur leur écologie d'ici là, ils pourront participer à l'assise des futures versions de cet indice. C'est donc dans le but de récapituler, de valoriser et de rendre publique toute cette connaissance accumulée sur les diatomées des cours d'eau des Antilles, que l'élaboration du présent ouvrage a été décidée. Cette flore en 6 volumes, qui constitue un recueil de référence pour déterminer la flore des cours d'eau des Antilles françaises, sera d'une aide précieuse aux futurs intervenants amenés à déterminer les diatomées dans le cadre des réseaux de surveillance. En effet, outre des taxons probablement endémiques aux Antilles qui ne semblent pas encore avoir été décrits dans la bibliographie taxonomique classique (taxons sous numéro), cette flore en Français récapitule dans un ouvrage unique et accessible une information taxonomique de portée mondiale, auparavant parcellisée dans un grand nombre d'articles scientifiques, d'ouvrages souvent été édités dans la langue du pays d'origine, certaines de ces références pouvant de plus se révéler difficiles d'accès. Au final, cette flore contient les informations sur les 186 taxons indiciels de l'IDA, mais aussi sur tous les autres taxons reconnus en tant que tels au niveau spécifique et trouvés à plus faibles effectifs sur les stations du réseau de surveillance et des réseaux complémentaires mis en place, ainsi que sur certaines situations spéciales de Martinique et de Guadeloupe (sources hydrothermales, stations à l'aval de STEPs, sites de l'étude d'inventaire « Réservoirs Biologiques », sites aval de cours d'eau subissant un certain niveau d'influence haline littorale etc…). Enfin, l'étude de quelques échantillons prélevés à la Dominique a révélé une grande convergence des communautés diatomiques locales avec la flore des Antilles françaises, mais quelques taxons qui y ont été trouvés n'ont encore été observés ni en Guadeloupe, ni en Martinique à ce jour. Ils ont donc été intégrés à cette flore dans des planches dédiées.

In lake ecosystems, biological taxa are usually studied either through trophic relationships (without considering environmental factors) or distinctly for each taxonomical group. In the last case, studying the response of communities to environmental abiotic factors is usually the main objective and biotic interactions are therefore rarely considered. This is the objective of the present study which aims to investigate, synchronously, the response of different biological taxa in the Lacanau's lake (South-West of France) to abiotic and biotic factors. More precisely, the effect of season, spatial variation, physico-chemical parameters and physical factors (e.g. wind, slope) on macrophytes, phytoplankton, epiphytic diatoms and micro-meiofauna communities and biomass will be tested. The aim is also to construct global models of the ecosystem to determine the relative effect of environmental factors and biotic relationships. At the same time, another goal is to investigate, for the first time, epiphytic micro-meiofauna taxa living in Lacanau's lake. We thus studied 6 stations located around the littoral shoreline that were sampled during the four temperate seasons. Permanent plots (24 per station) were installed to study macrophyte composition and phytoplankton biomass. Water samples were taken (3 per station) and water composition was analyzed through more than 20 parameters. Five macrophytes species were also sampled in each station to measure the composition and biomass of the epiphytic flora and fauna. Results revealed a strong seasonal variation of water composition. Taxa did not exhibit a synchronic response through time and, within taxa group, we often evidenced different variation of diversity and biomass with time. Microscopic organisms appeared to be strongly dependent of seasonal variation but it was almost impossible to separate the influence of physico-chemical parameters from those of seasonal succession. Weak influence of physico-chemical parameters on macrophytes communities was found (except for biomass) but these communities strongly depends on hydrodynamical and hydromorphological conditions. Physical factors also appeared to strongly impact phytoplankton diversity and biomass. Nature and architecture of plant host was found to greatly influence the biomass and diversity of diatoms and micro-meiofauna epiphytic communities. Considering biotic relationships, competition processes with macrophytes species seems to structure phytoplankton communities and the micro-meiofauna biomass and diversity appeared to be controlled by epiphytic diatoms. All these processes were correctly modeled in final models which allowed to test the relative influence of chemical, physical and biological factors. This fundamental study bring better knowledge on processes patterning biological communities in the Lacanau's lake and also contribute to a better understanding of the whole functioning of this lacustrine ecosystem. Some scientific and management perspectives were drawn from these results, but supplementary studies are still needed to better understand mechanisms patterning these biological communities.; Dans les écosystèmes lacustres, les différents maillons biologiques sont souvent étudiés via le réseau trophique de l'écosystème ou alors de manière complètement indépendante. La réponse des communautés aux différents facteurs abiotiques est alors le principal objectif de ces études mais les interactions biotiques sont très rarement considérés dans l'analyse des assemblages d'espèces. C'est l'objectif de cette étude qui vise à étudier de manière synchrone différents taxons biologiques au sein du lac de Lacanau. Plus précisément, l'influence de la saison, de la variabilité spatiale, de la physico-chimie de l'eau et des facteurs physiques (e.g. vent, pente) sera testé sur les communautés de macrophytes, de phytoplancton, de diatomées épiphytes et sur la micro-méiofaune épiphyte. L'objectif est également de construire des modèles d'interaction entre ces différentes communautés biologiques et les paramètres environnementaux mesurés. Parallèlement, un autre objectif est aussi de dresser pour la première fois la liste des taxons de la micro-méiofaune présent dans le lac de Lacanau. Nous avons pour ceci étudié 6 stations réparties autour du lac de Lacanau que nous avons échantillonnées pendant les 4 saisons. Des quadrats fixes (24 par stations) ont été placés pour quantifier la composition en macrophytes et la biomasse phytoplanctonique. Des prélèvements d'eaux (3 par stations) ont également été prélevés sur chaque station pour mesurer la composition de plus de 20 paramètres physico-chimiques. Cinq espèces de macrophytes ont également été prélevées sur chaque station afin de quantifier la composition et la biomasse de la flore et de la faune épiphyte. Les résultats ont montré une forte variation saisonnière de la composition physico-chimique de l'eau. Les différents taxons ne montrent pas une réponse synchrone au cours du temps, et au sein de chaque groupe taxonomique, la réponse de la diversité et de la biomasse est elle aussi rarement similaire au cours du temps. Les organismes microscopiques se révèlent être fortement dépendant des variations saisonnières mais il est difficile déconvoluer la part lié aux paramètres physico-chimiques de celle lié à la successions saisonnière. Les macrophytes apparaissent en revanche être peu influencés par les paramètres physico-chimiques/saison (à l'exception de leur biomasse) mais dépendent surtout des conditions hydrodynamiques et hydromorphologiques. Les facteurs physiques se révèlent également être particulièrement structurants pour la diversité et la biomasse phytoplanctonique. La nature et l'architecture de la plante hôte semble aussi jouer un rôle majeur sur la diversité et la biomasse de la faune et de la flore épiphyte. Des processus de compétition avec les macrophytes semblent structurer la communauté phytoplanctonique et la micro-méiofaune apparait être particulièrement dépendante des fluctuations de la micro-flore épiphyte. L'ensemble de ces processus semblent correctement modélisés dans les modèles globaux qui permettent de synthétiser et de mieux tester l'influence relative des facteurs chimiques saisonniers, physiques et biologiques. Cette étude, essentiellement fondamentale, apporte des connaissances nouvelles sur le fonctionnement des communautés biologiques au sein du lac de Lacanau et permet de mieux comprendre son fonctionnement et son organisation. Elle offre cependant quelques perspectives de gestion mais nécessite aussi des études complémentaires pour mieux comprendre les principaux mécanismes structurant les communautés biologiques.

International audience; The Biological Diatom Index (BDI) is a standardized method routinely used in France for the surveillance of watercourse quality. This index is based on a list of 209 key species showing different pollution sensitivities. The pollution sensitivity, or ecological profile', is determined through the species presence probability values along a seven quality classes gradient. In a sample, the presence and abundance of species from this list are used to calculate the BDI score. Recently, water managers pointed out several weaknesses of this index: (a) the BDI fails to correctly assess water quality in acidobiontic and brackish conditions, and (b) pollution sensitivity and tolerance of several key species used to calculate the index need to be improved. This paper presents and discusses the new version of the BDI, called BDI-2006. 2802 samples were used to create this new index (samples collected on all French river types during the last thirty years), where 1063 diatom species were identified. For each sample, the community was described with species relative abundance, and relevant physico-chemical parameters were collected: pH, conductivity, dissolved oxygen, biological oxygen demand, ammonium, orthophosphates and nitrates. Eight hundreds and thirty eight key species were finally kept, including species typical of acidic and brackish waters, tropical taxa and abnormal forms of many widespread taxa (as evidence of toxicological impacts). The physico-chemical and the biological datasets were explored with classical analysis (Principal Component Analysis) and neural networks (Self-Organizing Maps), combined to draw the new key species ecological profiles. Comparing to the initial version of the BDI, several species profiles (Nitzschia paleacea for example) were clearly enhanced. This new version was adopted by the French standardisation authority (AFNOR) in October 2007.

National audience; La présente communication s’inscrit en relation avec la fiche-action AQUAREF B contractée entre l’ONEMA et Irstea. L’action présentée vise à cerner et à formaliser l’évaluation de l’incertitude liée à l’indice diatomique IBD 2007. Cette action s’intéresse en premier lieu à l’incertitude existante sur la notation d’un relevé diatomique avec l’IBD, mais va aussi concerner au final l’incertitude associée à l’évaluation triennale d’Etat Ecologique des cours d’eau de France au même site à partir du maillon des diatomées benthiques. Elle s’appuie d’une part sur une étude spécifique de terrain portant sur 2 campagnes annuelles de prélèvements (2013 et 2014) réalisées par 3 types d’opérateurs différents (Irstea, des DREALs, des Bureaux d’étude) au même site, permettant d’évaluer globalement l’effet-opérateur dans des conditions comparables, et d’autre part sur la variabilité naturelle de notation de sites peu altérés disponibles dans la base de données Pandore. Dans le cadre de l’étude de terrain, 65 sites ont ainsi été prélevés dont, en fonction de quelques problèmes rencontrés, 45 avaient au moins 3 relevés comparables et 16 avaient 2 relevés comparables. Des différences sensibles de composition spécifique, en espèces comptées dans le relevé et en effectifs par espèce, sont relevées, sans évidence de problèmes manifestes de détermination divergente. Cette variabilité des relevés au même site à la même date, mais aussi de la composition des lames venant d’un même pilulier, avait déjà été remarquée, une raison tenant probablement à une répartition des espèces par patchs en fonction des conditions micro-locales et à leur variation sur un même faciès d’une même station. Cependant, du fait d’homologies inter-espèces existantes au niveau de l’écologie de l’altération, la méthode IBD confirme une relative robustesse. Les résultats d’étape sont présentés, illustrant que le diagnostic inter- opérateur aboutit de façon très dominante au même classement d’état (47%), ou à une appréciation avec une classe de qualité d’écart (44%). Sur moins de 9% des relevés, où il a le plus souvent été diagnostiqué un problème spécifique (échantillonnages non prélevés exactement au même site, écart de conditions hydrologiques etc…), les résultats ont pu donner 2 classes de qualité d’écart sans que la variabilité de la méthode soit principalement en cause. L’étape en cours consiste à affecter à chaque évaluation de qualité un écart-type et une probabilité de se situer dans une classe donnée car, au-delà de la classe de qualité définie part 2 ou 3 opérateurs, l’incertitude de classement d’état est beaucoup plus forte lorsqu’on tombe à proximité de la limite entre 2 classes qu’au milieu d’une classe. Les résultats consolidés de cette étude, s’appuyant sur les probabilités d’appartenance à une classe de qualité ou une autre, seront rendus dans le rapport final d’étude fin 2016-début 2017. Une autre orientation du travail a été de vérifier le niveau de variabilité « aléatoire » des notes d’IBD en sites vérifiés comme relativement stables du point de vue de leurs conditions physico-chimiques, afin de formaliser une meilleure idée de la marge de variation naturelle de l’IBD et de son écart-type. Cette étude a nécessité un lourd travail de post-traitement sur les données abiotiques, qui vient de se terminer. Les premiers résultats sur les sites à chroniques de relevés suffisamment suivies montrent une variabilité interannuelle gaussienne avec dans la plupart des cas une appartenance à la même classe ou un écart 2 à 2 de 2 points, et une nette minorité de situations avec des écarts plus importants. Ces valeurs et leur distribution paraissent cohérentes, et il convient de rajouter ici qu’il ne s’agit pas d’une variabilité de résultat liée uniquement à la variabilité de la méthode, mais aussi à une certaine variation inter-annuelle des conditions et forçages in situ.

In the specific biogeographical context of the french Caribbean, which includes many species of tropical diatoms unknown in continental France, no pre-existing diatom-based method of bio-indication is proven reliable for the diagnosis of ecological status in rivers. In order to implement the WFD, which should also apply to the French overseas departments, Martinique and Guadeloupe hydrosystem management services (Water Offices , DEALs) supported by ONEMA launched in 2009 a research - transfer program of 3 to 4 years in the aim to : 1) track and identify diatom flora of each island; 2) study their ecology ;3) implement a specific diatomic index that can then be used to diagnose the ecological status in the context of routine monitoring networks. This program taken in charge by the ASCONIT - IRSTEA consortium prospected a total of 110 stations on the two islands during five seasonal sampling campaigns, and performed 483 biofilm samples representative of each site, linked with more than thirty abiotic descriptors (including 27 physico-chemical parameters) at the same date. Among them, 475 complete surveys were fully exploited . 470 different diatom taxa have been identified and taken into account. An exploratory analysis using a neural unsupervised technique (SOM) identified a bio-typology made of natural assemblages on the one hand, and those organized by the main types of alterations encountered in the Caribbean on the other one. Classical multivariate techniques (PCA, CCA…) were used to explain the structure of abiotic gradients contained in the dataset and their correspondence with the species distribution and assemblage composition. IDA (Indice Diatomique des Antilles) was built on an “anthropogenic composite integrative gradient” made of nine abiotic variables significantly influenced by human pressures. After locating the broad natural variation on the natural reference sites, the composite gradient of human impact has been divided into five abiotic quality classes and then used to decline ecological profiles of the constitutive species. After thresholding species on the base of their occurrence and relative abundance, 179 taxa were judged as sufficiently distributed to wear a calculation of environmental quality profile and to be involved in the calculation of the index. 49 of them are considered as “Alert Taxa” and contribute to the decrease of the index notes. As part of this final report, which incorporated the methodological changes discussed at the final steering committee of the initial study, two large natural ensembles were identified to set-up two grids based on Equivallent Quality Ratios, used as a basis for the evaluation of the Ecological Status: 1) a common little mineralized volcanic zone regrouping the volcanic portions of the two islands, on which the NINC species is considered as an alert taxon; and 2) a zone of highly mineralized plains corresponding to the “zone des Mornes” of Martinique, which does not take into account NINC as an “Alert Taxon”. The evaluation system tested here gives relatively satisfactory overall results, but seems to be perfectible on some particular sites. It will be consolidated at a later stage with the acquisition of additional data acquired on targeted sites, which will aim in particular to better identify the ecological profile of NINC and the final modalities of its mobilization in the calculation of the IDA.; Dans le contexte biogéographique particulier des Antilles, qui comporte de nombreuses espèces de diatomées tropicales inconnues en métropole, aucune méthode de bio-indication diatomique pré-existante ne s’est avérée fiable pour le diagnostic d’état écologique des cours d’eau. Afin de pouvoir mettre en ½uvre la DCE, qui doit aussi s’appliquer dans les DOM français, les services gestionnaires de Martinique et de Guadeloupe (Offices de l’Eau, DEALs) appuyés par l’ONEMA ont lancé en 2009 un programme de recherche-transfert de 3 à 4 ans destiné à repérer et identifier les flores diatomiques de chaque Île, à étudier leur écologie et à mettre en place un indice diatomique spécifique utilisable ensuite pour diagnostiquer l’état écologique dans le cadre des réseaux de surveillance de routine. Ce programme réalisé par le consortium ASCONIT-IRSTEA a permis de prospecter, au cours de 5 campagnes saisonnières de prélèvement, un total de 110 stations réparties sur les deux îles et d’effectuer 483 échantillonnages permettant de recueillir de façon couplée plus d’une trentaine de descripteurs abiotiques (dont 27 descripteurs physico-chimiques) et des échantillonnages de biofilms diatomiques représentatifs de l’état des stations. Parmi eux, 475 relevés complets ont été pleinement exploitables. 470 taxons diatomiques différents ont pu être recensés et être pris en compte dans les comptages. Une analyse exploratoire réalisée à partir d’une technique neuronale non supervisée (SOM) a permis de dégager une typologie des assemblages naturels et de ceux structurés par les principaux types d’altérations rencontrés aux Antilles. Des techniques multivariées classiques (ACP, ACC) ont permis d’expliciter la structuration des gradients abiotiques présents et leur correspondance avec la distribution des espèces et la composition des assemblages. L’IDA (Indice Diatomique des Antilles) a été bâti sur un gradient composite d’anthropisation intégratif de 9 variables abiotiques significativement influencées par les pressions humaines. Après repérage de l’étendue du domaine de variation naturelle des sites de référence, le gradient composite d’anthropisation a été divisé en 5 classes de qualité abiotique ensuite utilisées pour décliner les profils écologiques des espèces constitutives. Après seuillage sur l’occurrence et les abondances relatives, 179 taxons ont été suffisamment occurrents et abondants pour qu’il soit possible de leur calculer un profil de qualité écologique et de les faire participer au calcul de l’indice. 49 d’entre eux sont considérés comme taxons d’alerte et contribuent à la diminution des notes d’indice. Dans le cadre du présent rapport final, qui a intégré les inflexions méthodologiques discutées lors du comité de pilotage final de l’étude initiale, deux grands ensembles naturels ont été repérés pour décliner une stratégie d’EQRs servant de base à l’évaluation d’état écologique : une zone volcanique peu minéralisée commune aux parties volcaniques des 2 îles, sur laquelle l’espèce NINC est considérée comme taxon d’alerte, et une zone de plaines très minéralisées concernant uniquement la zone des Mornes de Martinique qui ne prend pas en compte NINC comme taxon d’alerte. Le système d’évaluation testé ici donne des résultats relativement satisfaisants sur le plan global, mais semble perfectible sur certains sites particuliers. Il sera consolidé ultérieurement avec l’acquisition de données complémentaires acquises sur des sites ciblés, qui viseront notamment à mieux cerner le profil écologique de NINC et les modalités définitives de sa mobilisation dans le calcul de l’IDA.

This work is in line with the development of a multi-metric index for the assessment of the ecological status of water bodies with respect to the phytoplankton compartment in water. Thus, it is linked to the IPLAC index. In the end, it aims to complete its evaluation with so-called diagnostic metrics to account for other pressures and elements of biodiversity. For this we used a large-scale morpho-functional approach (national territory) of phytoplankton communities, based on the definition and use of 84 morpho-functional traits of phytoplankton, covering all taxonomic groups, as a descriptor of communities. In aquatic ecosystems, relationships and interactions between phytoplankton communities and environmental variables are often quite complex. So, different statistical and numerical tools such as Random Forest (RF) in regression and classification mode, Partial Dependent Plots (PDPs) have been tested to take into account this complexity. RF methods have shown that depth of waterbody and altitude are important factors. This led to the creation, by the K-means method, of four typological groups, based on these criteria, to subtract the effect. Subsequently, various tests of direct correlations, on each of the typological groups, were carried out but results are rather disappointing. In a second step, RF models in regression mode then classification mode were used. However, their uses drive us away from the DCE compatibility because they have not allowed us to derive relationships and metrics relating to a trait or combination of exploitable traits. Lastly, an approach using PDPs has been implemented. Of the 84 constructed traits, 21 are highlighted by the result analyses with direct or indirect links to physico-chemical water parameters. These include traits: life form (solitary, filamentous), motility, presence of protuberances, pseudo-vacuoles or the presence of Chlorophyceae or Euglenophyceae. The dissolved organic carbon, the total suspended solids, the nitrates or the transparency measured by Secchi disk are the physicochemical parameters that have relations with morpho-functional traits. The use of PDPs allows knowing the variation direction of the existing relationship between the trait and the physicochemical parameters. On the other hand, threshold values do not depend on the created typological groups. This work should allow the definition of new trait-based diagnostic metrics for DOC and nitrate gradients. This will refine the understanding of the impact of anthropogenic pressures on lake ecosystems.; Le présent travail s'insère dans la continuité des développements d'un indice multi-métrique pour l'évaluation de l'état écologique des plans d'eau en ce qui concerne le compartiment phytoplancton en plan d'eau. Il est ainsi en lien avec l'indice IPLAC. Il vise à terme à compléter son évaluation par des métriques dites de diagnostic permettant de rendre compte d'autres pressions et des éléments de biodiversité. Pour cela nous avons employé une approche morpho-fonctionnelle à large échelle (territoire national) des communautés phytoplanctoniques, basée sur la définition et l'utilisation de 84 traits morpho-fonctionnels du phytoplancton, couvrant l'ensemble des groupes taxonomiques, comme descripteur des communautés. Dans les écosystèmes aquatiques, les relations et interactions entre les communautés phytoplanctoniques et les variables environnementales étant souvent assez complexes, différents outils statistiques et numériques tel que le Random Forest (RF) en mode régression et classification, les partial Dependent Plots (PDP) ont été testés pour appréhender cette complexité. Les méthodes de RF ont montré que la profondeur du plan d'eau et l'altitude étaient des facteurs importants. Cela a conduit à la création, par la méthode des K-means, de quatre groupes typologiques, fonction de ces critères, pour en soustraire l'effet. Par la suite, divers tests de corrélations directes, sur chacun des groupes typologiques, ont été exécutés mais il en ressort des résultats plutôt décevants. Dans un second temps, des modèles RF en mode régression puis classification ont été utilisés. Cependant leurs utilisations nous éloignent de la DCE compatibilité car elles n'ont pas permis de dériver des relations et des métriques portant sur un trait ou combinaison de traits exploitables. Dans un dernier temps, une approche exploitant les PDP a été mise en oeuvre. Sur les 84 traits construits, 21 ressortent des analyses avec des liens directs ou indirects avec des paramètres physico-chimiques des eaux. Il s'agit notamment des trais : forme de vie (solitaire, filamenteuse), motilité, présence de protubérances, de pseudo-vacuoles ou encore de la présence de Chlorophyceae ou d'Euglenophyceae. Le carbone organique dissous, les matières en suspensions, les nitrates ou encore la transparence mesurée au disque de Secchi sont les paramètres physico-chimiques qui présentent des relations avec des traits morpho-fonctionnels. L'utilisation des PDP permet de connaitre le sens de variation de la relation existante entre le trait et le paramètres physico-chimiques. En revanche, les valeurs de seuils ne dépendent pas des groupes typologiques créés. Ce travail devrait permettre la définition de nouvelles métriques de diagnostic basées sur certains traits pour les gradients de COD et de nitrates. Cela permettra d'affiner la compréhension de l'impact des pressions anthropiques sur les écosystèmes lacustres.

Depuis 1989, le Syndicat Mixte Géolandes met en oeuvre une intervention mécanique annuelle de moisson de lagarosiphon (Lagarosiphon major) sur une superficie de l’ordre de 40 hectares de l'étang Blanc (Landes). Les volumes de plantes récoltées ces dernières années montrent une diminution notable alors que les superficies moissonnées restent du même ordre. Cette évolution a conduit Géolandes à mettre en place une étude destinée à expliquer les processus en cause dans cette apparente régression de la colonisation. L'examen complet des données obtenues dans le cadre du présent programme permet de tirer des enseignements partiels sur les relations entre les conditions environnementales à l'échelle des stations étudiées, le développement de lagarosiphon et les modalités de moisson.

Après une présentation des besoins en matière d'évaluation de la qualité des milieux aquatiques continentaux, ce document présente l'état de l'art sur le développement des bioindicateurs tels qu'il a été présenté lors du séminaire organisé par l'Onema les 19 et 20 avril 2011 à Paris. Il s'agit donc d'une synthèse des journées "DCE et bioindication"

International audience; Les impacts sur les diatomées périphytiques du broutage par la macrofaune aquatique sont de plus en plus étudiés ; en revanche les interactions complexes ayant lieu au sein du biofilm entre microflore et micro-méiofaune restent inexplorées. Or, certains des organismes composant la micro-méiofaune (organismes de 2 OEm-2 mm) sont également brouteurs de microalgues, et la pression de prédation peut provoquer une sélection d'espèces (selon leurs dimensions, leurs formes de croissance, etc.) susceptible de modifier la communauté, et par conséquent l'évaluation de la qualité du milieu par les indices diatomiques. Nous avons réalisé un suivi sur 4 cours d'eau du Sud-Ouest de la France, visant quantifier et caractériser la microflore et la micro-méiofaune périphytiques. En termes quantitatifs (nombre d'individus quantifiés dans les biofilms), la micro-méiofaune est généralement dominante, et relativement diversifiée. Nos résultats indiquent que les conditions environnementales (par exemple le type de contamination présent, ciblant l'un ou l'autre des compartiments) structurent fortement les communautés auto- et hétérotrophes, et influencent leurs interactions. Par ailleurs, en utilisant des taux de broutage issus de la littérature, on peut estimer que la quantité de diatomées potentiellement consommée par les protozoaires et les petits métazoaires (rotifères, nématodes) excède de plusieurs ordres de grandeur la quantité de diatomées réellement quantifiée.

National audience; L'indice biologique diatomées (IBD) est un indice de qualité d'eau des rivières. Normalisé en 2000 puis révisé en 2007, il est basé sur le recueil et l'observation des fl ores de diatomées benthiques. Son calcul repose sur la prise en compte de la présence, de l'abondance et de la sensibilité d'espèces clés. Historiquement, cet indice a été mis au point dans le but de diagnostiquer des pollutions dues à des enrichissements trophiques. Il détecte bien l'impact sur le milieu de rejets riches en dérivés de l'azote et/ou en matière organique. Si aujourd'hui cet indice prend bien en compte les spécificités géomorphologiques régionales, il ne répond en revanche pas correctement aux pollutions toxiques (pesticides, métaux lourds notamment).

International audience; Ecological communities consist of a large number of species. Most species are rare or have low abundance, and only a few are abundant and/or frequent. In quantitative community analysis, abundant species are commonly used to interpret patterns of habitat disturbance or ecosystem degradation. Rare species cause many difficulties in quantitative analysis by introducing noises and bulking datasets, which is worsened by the fact that large datasets suffer from difficulties of data handling. In this study we propose a method to reduce the size of large datasets by selecting the most ecologically representative species using a self-organizing map (SOM) and structuring index (SI). As an example, we used diatom community data sampled at 836 sites with 941 species throughout the French hydrosystem. Out of the 941 species, 353 were selected. The selected dataset was effectively classified according to the similarities of community assemblages in the SOM map. Compared to the SOM map generated with the original dataset, the community pattern gave a very similar representation of ecological conditions of the sampling sites, displaying clear gradients of environmental factors between different clusters. Our results showed that this computational technique can be applied to preprocessing data in multivariate analysis. It could be useful for ecosystem assessment and management, helping to reduce both the list of species for identification and the size of datasets to be processed for diagnosing the ecological status of water courses.

National audience; La DCE (JOCE, 20 septembre 2000) a rendu obligatoire l’évaluation de l’état écologique des écosystèmes aquatiques des états-membres de l’Union Européenne. Cette Directive a aussi force d’application dans les DOM Français dans les meilleurs délais. Cependant, les méthodes d’évaluation biologique actuellement utilisées en France métropolitaine ne peuvent s’y appliquer en raison d’un fort décalage biogéographique touchant à la fois la composition des communautés biologiques qui y vivent (nombreuses espèces non présentes en France, voire nouvelles pour la science) et les conditions géo-climatiques particulière qui y exercent leur effet et influent fortement sur la sélection des assemblages. Dans ces conditions, divers programmes se sont successivement initiés dans plusieurs DOM, sous financements locaux (Offices de l’Eau, DEALs locales), nationaux (ONEMA, Ministère de l’Outre-mer…) voire Européens (FEDER), en partie co-financés par les organismes chargés de leur mise en ½uvre concrète (notamment par le consortium ASCONIT-IRSTEA pour le maillon des diatomées benthiques des cours d’eau de la Réunion, de Martinique, de Guadeloupe et de Guyane). Ces programmes visent à terme à la création d’indices diatomiques adaptés aux contextes biogéographiques spécifiques de ces DOM et à la conception de systèmes d’évaluation permettant de diagnostiquer l’état écologique de leurs cours d’eau à partir du compartiment phytobenthique. Ils prennent en charge différentes étapes couvrant : l’identification taxonomique ; le comptage des inventaires ; l’investigation de l’auto-écologie des espèces par couplage entre descripteurs abiotiques de la qualité des eaux et inventaires biologiques prélevés aux mêmes sites et aux mêmes dates ; l’élaboration de nouveaux indices diatomiques adaptés au contexte biogéographique local ; l’édition de guides d’identification taxonomique, de guides-utilisateurs servant de référentiel à l’application de la méthode par les futurs intervenants dans le cadre des marchés publics de surveillance. Certains de ces programmes, initiés depuis quelques années, s’approchent actuellement du stade de l’achèvement (Réunion avec la sortie effective du nouvel Indice Diatomique Réunion ou IDR, Antilles avec le nouvel Indice Diatomique des Antilles ou IDA). Les prochaines années nécessiteront encore un effort substantiel de travail sur les documents d’accompagnement destiné à faciliter leur transfert opérationnel. D’autres programme ont connu un démarrage plus tardif et sont actuellement en milieu de réalisation dans un contexte logistique et biogéographique très particulier (Guyane), voire viennent de passer très récemment en phase de réalisation concrète du programme de terrain (Mayotte). La présente communication de synthèse vise à présenter un état d’avancement actualisé de ces différents chantiers en cours.