Approche bayésienne pour estimer les paramètres d'un modèle biodynamique chez les invertébrés benthiques d'eau douce

[Departement_IRSTEA]Eaux [ADD1_IRSTEA]Systèmes aquatiques soumis à des pressions multiplesNational audienceLes modèles biodynamiques classiques ont été validés pour formaliser la variabilité de la bioaccumulation de contaminants par différentes espèces d'organismes. La bioaccumulation est alors décrite comme la résultante des processus d'absorption et d'élimination (Luoma et Rainbow, 2005). Chez les invertébrés benthiques, ces modèles ont été développés à l'origine pour les métaux, puis pour quelques contaminants organiques, en considérant l'organisme comme un compartiment unique et en ne prenant en compte généralement qu'une seule voie d'exposition. Toutefois, il est crucial de tenir compte dans de tels modèles de tous les processus impliqués dans la bioaccumulation de contaminants, tels que différentes voies d'absorption et notamment la voie trophique, la croissance de l'organisme, mais aussi les effets de saturation et/ou de biotransformation. Ces phénomènes sont d'autant plus importants à prendre en compte pour les invertébrés benthiques, dans la mesure où ils jouent un rôle clé dans le transfert des contaminants puisqu'ils se situent souvent à la base des réseaux trophiques aquatiques. Par ailleurs, l'estimation des paramètres de ces modèles est couramment effectuée par une approche fréquentiste, en deux étapes : premièrement en estimant les paramètres liés à l'élimination, et dans un second temps l'estimation des paramètres liés à l'absorption. Cette méthode nécessite la plupart du temps de fixer certains paramètres lorsque tous ne peuvent pas être estimés simultanément, induisant un biais puisqu'il n'est pas exclu que ces paramètres soient corrélés. L'inférence Bayésienne permet (i) de pallier le problème d'estimation simultanée de tous les paramètres d'un modèle à partir de données de nature différente ; (ii) d'utiliser l'information disponible sur les paramètres (à partir de la littérature, d'expériences préliminaires ou d'avis d'experts) ; et (iii) de fournir une estimation des incertitudes à travers les distributions a posteriori de chaque paramètre, issue de la distribution jointe de tous les paramètres estimés simultanément (incluant donc la corrélation éventuelle). L'objectif de cette étude est de développer un cadre Bayésien générique pour estimer simultanément les paramètres d'un modèle biodynamique chez des espèces d'invertébrés aquatiques variées exposées à divers contaminants, si possible peu connus ou émergents. La distribution a posteriori obtenue pour tous les paramètres permettra une évaluation plus précise de l'incertitude de la bioaccumulation. Nous illustrons cette approche avec des données expérimentales obtenues en conditions contrôlées de cinétiques d'accumulation et d'élimination chez Gammarus fossarum et Chironomus riparius exposés à des sédiments ou des feuilles contaminées en PCB 153 ou en hexabromocyclododécane (retardateur de flamme)