Lien entre la toxicité, la contamination des milieux aquatiques mesurés chez Gammarus fossarum et la perturbation des communautés biologiques : Indicateurs de la contamination biodisponible des eaux douces.

Evaluating the effects of contamination in aquatic ecosystems is essential to improve management strategies and requires tools establishing quantitative links between exposure to chemical contaminants and impairments of biological communities. Active biomonitoring (caged organisms transplantation) has been proposed as a relevant approach to both characterize and evaluate the bioavailable contamination levels of aquatic systems and to assess its toxic hazard towards native populations. Recently, the active biomonitoring with caged gammarids has been successfully carried out at the French national scale to disclose the possible link between exposure to three metallic contaminants and native gammarid densities, highlighting the structuring role of a bioavailable chemical contamination towards aquatic populations. Nevertheless, in terms of management, the establishment of such relationships for each contaminant can be inefficient to quantify the link between contamination gradient and ecological degradation as the exposure to multiple contaminants seems to be the rule rather than the exception. In the same vein, the problematic of chemical contamination of aquatic systems should not be conducted using element-by-element approaches. This study aimed at proposing multi-substances indicator, based on the aggregation of concentrations accumulated by caged gammarids biomonitored, to demonstrate their relevance for mapping the contamination level of aquatic systems. This work benefited from caged-gammarid contamination data acquired in the WFD regulatory context by French regional environmental agencies, considering 18 metallic compounds and 43 persistent organic pollutants (POPs) for proposing a metal and an organic multi-substances indicator. For this, bioavailable chemical contamination data (contamination levels in gaged G. fossarum) acquired either by French regional environmental agencies in the WFD context, or through additional research programs carried on by our own laboratory have been capitalized. Aiming to represent the global contamination pressure on aquatic ecosystems, indices of integrated bioavailable contamination are proposed, one for metals and one for POPs and calculated for each studied site. Multi-substances indicator takes into account contamination levels observed in caged organisms in regard to a threshold value determined for each compound (BBAC: bioavailable background assessment concentrations), value above which a contamination is significant. Consequently, first the BBACs for all elements considered in the present study were determined with the present national database. From this, the indices computed in a given site consider only compounds whose concentrations recorded in G. fossarum exposed in this site significantly exceed their respective BBAC. Thanks to the developed multi-substances indicators, we sought to establish a global snapshot of metallic and POP bioavailable contamination of watercourses at the national scale. This study provides a methodology to propose indicators to assess the bioavailable contamination levels of aquatic systems, at national scale, using all contaminants measured in caged gammarids. An indicator that integrates all contamination data obtained in gammarids caged on one site, through a “score”, constitute the opportunity to rank them in regard to their global contamination levels and to identify the most degraded or the most vulnerable of them.Identifier les sources/origines de dégradations des milieux aquatiques, comme la contamination, est un point crucial pour leur gestion et notamment définir des stratégies de restauration adaptées. L’évaluation des impacts écologiques liés à la contamination impose de développer et proposer des outils permettant d’établir des liens entre la contamination chimique et les effets écologiques. La surveillance par biomonitoring actif, à l’aide d’encagement d’organismes contrôles, est une approche pertinente pour d’une part caractériser et suivre la contamination biodisponible des milieux à l’échelle nationale et d’autre part estimer le danger toxique du milieu pour les populations en place. Dans nos précédents travaux, nous avons montré, au niveau national, qu’il existait un lien entre la contamination biodisponible du milieu, mesurée dans des gammares encagés, et l’abondance de gammares dans les milieux. Ainsi, pour 3 éléments métalliques, il a été possible de construire un lien entre la pression chimique et l’abondance de gammares et ceci à l’échelle nationale. Si ces travaux constituent la preuve de concept qu’il est possible d’établir de tel lien, en revanche ils ne constituent pas, en l‘état, une sortie opérationnelle pour la gestion des milieux. Il n’est pas envisageable d’établir ce type de relation pour l’ensemble des contaminants présents ou susceptibles d’être présents dans les milieux aquatiques. Dans la même veine, il n’est pas envisageable de piloter ou gérer la problématique de la contamination chimique des milieux à l’aide d’approches élément par élément. En se basant sur l’encagement de gammares, l’objectif de cette étude est de développer un indicateur multi-contaminants permettant d’évaluer et caractériser la contamination chimique biodisponible des milieux aquatiques. Il s’agit de proposer un indicateur intégrant l’ensemble des composés inorganiques et un indicateur pour l’ensemble des composés organiques, recherchés et quantifiés chez le gammare (notamment dans le cadre des suivis DCE). Pour ceci, nous avons exploité les données acquises dans le cadre de projets antérieurs portés par l’équipe d’écotoxicologie de Irstea-lyon et celles issues de programmes de surveillance mandatés par les agences de l’eau et pour lesquels le protocole développé et utilisé par notre équipe a été mis en place, au travers de travaux confiés au bureau d’étude Biomae. Tout d’abord, un travail de bancarisation a été mené pour construire et valider une base de données sur la contamination des gammares encagés. La construction des indicateurs passe par la détermination d’une valeur de BBAC (Bioavailable Background Assessment Concentration) pour le maximum de composés disponibles, i.e. teneur en un composé au-dessus de laquelle une contamination supérieure au niveau bas national est avérée. L’indicateur a pour but d’intégrer les teneurs en contaminant pour lesquelles les valeurs seuils associées sont dépassées, pour définir la pression chimique présente sur chaque site, à partir des contaminants recherchés. Dans cette étude, les indicateurs de la multi-contamination biodisponibles ont été utilisés pour réaliser une cartographie à l’échelle nationale de la qualité chimique, inorganique et organique des sites pour lesquels des données de contamination sur gammares encagés est aujourd’hui disponible. Les travaux menés dans cette étude offrent une méthodologie de calcul comme indicateur pour déterminer le niveau de contamination biodisponible d’un milieu, en intégrant l’ensemble des composés mesurés dans les organismes encagés. Cet outil permet de façon originale de déterminer le niveau de contamination des cours d’eau, ceci à une large échelle spatiale (nationale). La force de disposer d’un indicateur, c’est-à-dire de convertir de nombreuses mesures en une « note », est de pouvoir, au travers d’un système gradué, qualifier les sites les uns par rapport aux autres et identifier les milieux les plus soumis à une contamination biodisponible et/ou les plus vulnérable