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OpenEdition Books

Le développement durable à découvert

 | 
Agathe Euzen
, 
Laurence Eymard
, 
Françoise Gaill

Cinquième partie – Incidences des activités humaines sur les milieux

7. L’évaluation du risque écologique : l’écotoxicologie face à ses défis

Jeanne Garric

Texte intégral

1À côté des molécules naturelles, le nombre de substances issues des activités humaines aujourd’hui détectées dans l’environnement ne cesse de croître. Plusieurs raisons à cela : les activités industrielles et agricoles, le développement, la concentration de la population et de ses besoins. De nouvelles techniques analytiques puissantes ont permis de mettre en lumière cette contamination généralisée des milieux. Le risque associé est aujourd’hui une préoccupation croissante de la société, après plusieurs accidents industriels majeurs tout au long du XXe siècle (cf. V.11) et l’émergence de crises sanitaires comme celles de l’amiante ou du distilbène* (composé œstrogénique prescrit jusqu’au milieu du XXe siècle pour limiter les avortements). Les interrogations portent sur les risques pour la santé des individus et la qualité de vie, ainsi que pour les écosystèmes et les services associés.

D’où vient-on ?

2Dès les années 1970, en France, le toxicologue René Truhaut s’interrogeait sur le risque croissant pour la santé et l’environnement, lié au développement de l’industrie chimique, en soulignant les besoins de recherche sur le devenir et les effets des produits chimiques dans l’environnement. Il proposait en même temps le terme d’« écotoxicologie », pour qualifier « une branche de la toxicologie traitant des effets toxiques des substances sur les constituants des écosystèmes ». Quelques décennies plus tard, Nico Van Straalen proposera en 2003 le concept d’« écologie du stress » qui vise une évaluation du risque chimique sur la viabilité des populations et des communautés dans les écosystèmes. Ainsi, pour répondre au besoin de prévention et de réglementation des pollutions, l’écotoxicologie a développé des méthodes et des outils, afin d’évaluer les risques attachés à la diffusion dans les milieux des molécules chimiques. Il s’agissait pour l’essentiel d’évaluer des dangers toxiques, en mesurant les seuils toxiques de substances prises individuellement. Les effets biologiques (biochimiques, physiologiques, comportementaux) concernaient des organismes modèles (cf. I.11), exposés au laboratoire sur des durées limitées, en conditions standards (figure). Ces approches ont fondé la réglementation et permis de limiter les rejets les plus toxiques. En revanche, elles négligent les impacts sur les communautés dans la réalité de leurs écosystèmes.

3De fait, la réduction de la biodiversité animale et végétale a été souvent constatée dans les cours d’eau impactés par les pesticides (cf. V.17). D’autres phénomènes alarmants comme la féminisation des poissons ou la masculinisation des gastéropodes, ainsi que la réduction des populations ont été associés aux contaminations par des perturbateurs endocriniens. Ces atteintes à la biodiversité et au fonctionnement des écosystèmes sont les conséquences de processus complexes et multiples, qui mettent en jeu des cascades de mécanismes et de rétroactions* à toutes les échelles d’organisation biologique : moléculaire, physiologique, écologique. Elles dépendent aussi des processus physico-chimiques et biologiques de transformation, de transfert et d’accumulation, qui gouvernent l’exposition des écosystèmes aux substances toxiques.

Photos d'organismes modèles utilisés en écotoxicologie. À gauche, crustacé amphipode : Gammarus fossarum (mâle et femelle) ; à droite, crustacé cladocère : Ceriodaphnia dubia

Comment aller plus loin ?

4Face à la multiplication des molécules chimiques répandues dans les milieux, la diversité des cibles, la multiplicité dans le temps et l’espace des interactions chimiques, biologiques et écologiques, la non-linéarité des réponses biologiques, l’écotoxicologie peut-elle relever le défi de la complexité et de la prédiction du risque écologique ? La science est-elle capable de répondre aux interrogations légitimes de la société sur l’évolution de la qualité de son environnement et des services qu’il procure ?

5Les techniques maintenant disponibles (investigations biologiques moléculaires, détection et identification des molécules, traitement de vastes quantités de données, systèmes d’observation et d’information géographique) permettent d’acquérir les informations nécessaires à la modélisation prédictive du risque chimique à l’échelle des populations et des communautés dans des environnements en constante évolution. La première étape passe par la quantification de la dose à laquelle sont soumises les populations, humaines ou animales. Le développement de modèles géo-référencés (les informations traitées sont associées à des coordonnées géographiques ou cartographiques) de dynamique des contaminants, incorporant les propriétés des milieux qui conditionnent le devenir, et la biodisponibilité* des substances, est une part incontournable de l’évaluation du risque écologique.

6L’élaboration de modèles de prédiction du danger s’oriente vers des approches complémentaires. L’identification des voies et signaux métaboliques associés à des expositions chimiques connues, et leur généralisation entre des catégories de molécules et les espèces, permettent de relier ces signaux d’alarme à des perturbations physiologiques qui contrôlent les traits d’histoire de vie (survie, croissance, reproduction), puis de modéliser la dynamique des populations sous stress chimique. Cette approche d’analyse des réseaux d’émergence de perturbations, bien que séduisante car elle s’appuie sur une vaste quantité de données, est controversée car elle ne capture pas toutes les propriétés susceptibles de compenser ou surexprimer les réponses à l’échelle des populations et des communautés. Le développement de modèles prédictifs des systèmes est proposé pour une évaluation des risques ciblée sur les fonctions et services des écosystèmes. Les modèles individus-centrés sont de puissants outils pour avancer dans cette voie. Leur conception permet d’intégrer avec la complexité nécessaire, les nombreux facteurs qui conduisent à l’émergence des effets d’intérêt (caractéristiques génétiques et phénotypiques des individus, mécanismes d’interaction intra-organisme ou entre individus et environnement, cf. I.12). Ces approches prédictives devront se nourrir des retours d’expérience. Le développement des techniques moléculaires permet également d’espérer l’émergence de biomarqueurs validés, sur un vaste nombre d’espèces, pour surveiller l’état des milieux, et en développer l’éco-épidémiologie.

7Ainsi, les enjeux de l’écotoxicologie sont-ils majeurs pour la durabilité de notre environnement ; les pistes pour les résoudre existent et ne demandent qu’à être explorées.

Bibliographie

Références bibliographiques

• D. L. VILLENEUVE et N. GARCIA-REYERO – Predictive Ecotoxicology in the 21st Century, Environ. Toxicol. Chem., 2011.

• V. FORBES et P. CALOW – Promises and Problems for the New Paradigm for Risk Assessment and an Alternative Approach Involving Predictive System Model, Environ. Toxicol. Chem., 2012.

Table des illustrations

Légende Photos d'organismes modèles utilisés en écotoxicologie. À gauche, crustacé amphipode : Gammarus fossarum (mâle et femelle) ; à droite, crustacé cladocère : Ceriodaphnia dubia
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/10776/img-1.jpg
Fichier image/, 614k

Auteur

Écotoxicologue, Directrice de Recherche à l’IRSTEA, Directrice adjointe scientifique responsable du thème de recherche Écotoxicologie et Bioindication, MALY, Lyon.
jeanne.garric@irstea.fr

© CNRS Éditions, 2013

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