L'approche PICT pour évaluer l'impact écotoxicologique des contaminants métalliques dans les sédiments : Guide méthodologique, application et perspectives opérationnelles

Le développement d'outils permettant d'établir in situ des liens entre la présence de contaminants et la réponse des communautés aquatiques exposées représente un enjeu important en vue d'appréhender plus finement l'impact de ces substances sur la qualité écologique des milieux aquatiques récepteurs. Cela est particulièrement vrai au niveau du compartiment sédimentaire qui reste peu pris en compte dans l'évaluation de la qualité écologique et écotoxicologique des milieux aquatiques. L'exposition chronique des communautés aquatiques aux contaminants peut se traduire par la sélection d'espèces tolérantes et par des phénomènes d'adaptation génétique ou physiologique. Au sein des communautés microbiennes, ces processus peuvent engendrer l'acquisition et le développement de capacités de tolérance, conformément au concept PICT (« Pollution Induced Community Tolerance »). L'étude de ces capacités adaptatives, généralement assez spécifiques d'un composé ou d'une famille de composés, peut permettre d'établir des liens entre exposition et effets biologiques sur les communautés microbiennes. Appliquée aux sédiments, l'approche PICT pourrait ainsi renseigner sur l'impact écotoxicologique des contaminants sur les communautés microbiennes associées à ce compartiment et sur ses conséquences sur la qualité écologique des milieux aquatiques Dans ce contexte, nous avons développé une approche PICT pour évaluer l'impact de contaminants métalliques sur les communautés microbiennes sédimentaires. Le couplage entre, d'une part, des campagnes d'échantillonnage en milieu lotique et lacustre et, d'autre part, des développements méthodologiques en laboratoire, nous a ainsi permis de proposer une méthodologie robuste, détaillée dans le présent rapport. Celle-ci tient compte de toutes les étapes, depuis l'échantillonnage jusqu'à l'analyse des courbes dose-réponse permettant de déterminer les niveaux de tolérance. Développée en prenant comme modèle le cuivre, cette méthodologie est applicable à d'autres types de composés métalliques. La mise en oeuvre de cette méthode dans différents écosystèmes (lac Léman, rivières en région Auvergne-Rhône-Alpes) a permis de démontrer son fort potentiel opérationnel pour répondre au besoin de marqueurs biologiques d'exposition dans le compartiment sédimentaire afin de compléter les méthodes de bioindication existantes, peu adaptées à la problématique des contaminants toxiques. A ce stade, elle est par exemple directement applicable pour suivre l'évolution temporelle de la qualité écotoxicologique d'une station donnée, dans un contexte de dégradation ou au contraire d'amélioration de la qualité chimique en lien avec la contamination métallique (par ex. pour évaluer l'efficacité de mesures visant à réduire localement l'impact de ce type de contamination). En complément, notre travail fait ressortir deux perspectives principales d'amélioration de cette approche pour renforcer son caractère opérationnel. Sur la base de la méthode développée, la première concerne la définition de valeurs-seuils d'exposition à partir des niveaux de tolérance mesurés, afin de s'affranchir du besoin de mettre en oeuvre une démarche de comparaison relative, basée sur la comparaison de la tolérance d'une communauté microbienne exposée avec celle d'une communauté « de référence ». La deuxième concerne l'élaboration d'une méthode permettant de s'affranchir de « l'effet matrice » en passant par une étape de détachement des communautés microbiennes du sédiment avant la réalisation des tests de toxicité visant à mesurer les niveaux de tolérance. Une telle méthode offrirait également la possibilité de miniaturiser les protocoles et de les automatiser, ce qui pourrait grandement faciliter son transfert opérationnel. Nous avons travaillé sur ce point en proposant une première méthode de détachement microbienne très prometteuse. Des recherches supplémentaires sont néanmoins nécessaires pour vérifier que cette méthode est applicable à tout type de sédiment et qu'elle ne fausse pas les conclusions fournies par les résultats des approches PICT.