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Ecotoxicologie, évaluation du risque écologique des polluants Résumé de cours Avec l'aimable autorisation de J.L. RIVIÈRE, Structure Scientifique Mixte INRA-DGAl ; INRA - GMPV, Versailles.

Les polluants de l'environnement sont divers, nombreux et contaminent les milieux tels que l'air, l'eau, le sol. Leurs propriétés sont très différentes et leurs cibles (c'est-à-dire là où ils vont avoir une action) multiples. Un classement approximatif des polluants peut être fait en allant des plus simples aux plus complexes :

• Métaux : métaux lourds (plomb, cadmium), semi-conducteurs, radioéléments...
• Nitrates.
• Gaz : CO2 (effet de serre), SO2, O3...
• Solvants : divers hydrocarbures, alcools, glycools...
• HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques). Ces produits se forment lors des combustions (industrie, véhicules, foyers domestiques...).
• Organohalogénés : on retrouve parmi ceux-ci les dioxines, certains insecticides (DDT, aldrine...).
  

Ces polluants se stockent fortement dans les tissus riches en lipides (lait, tissus adipeux) et dans certains substrats comme la cire d'abeille. Ils sont chimiquement et thermiquement stables et plutôt mal métabolisés, c'est-à-dire mal dégradés par les organismes.

• Autres pesticides.
• Produits lessiviels : détergents, phosphates...
• Médicaments humains et vétérinaires...

Cas des pesticides ou produits phytopharmaceutiques
Les pesticides jouent un rôle dans :

• la lutte contre les vecteurs des maladies, par exemple l'élimination des moustiques qui transmettent la malaria,
• la protection des grandes cultures,
• la protection des produits stockés,
• la lutte contre les espèces vivant avec l'homme (mites, blattes...).

Les pesticides de synthèse ont commencé à apparaître à la fin de la Seconde Guerre Mondiale : DDT (1942), parathion (1944), carbamates (1947)...

Le volume de pesticides utilisés en France est de 100 000 tonnes par an dont 30 % de fongicides inorganiques.

En Europe on trouve environ 800 substances actives et 8 000 préparations se répartissant en trois grands groupes : insecticides, fongicides, herbicides.

L'écotoxicologie est l'étude du devenir des polluants et de leurs effets sur l'homme et son environnement.
Les pesticides tout d'abord considérés comme ne présentant pas de risque ont au cours des années révélé des effets nocifs pour l'environnement, ce qui a abouti à l'interdiction du DDT en France en 1972.

De nos jours l'évaluation du risque est une opération d'aide à la décision suivie de :

• la gestion du risque, mettant en balance le risque et le bénéfice,
• la décision finale pour l'acceptation ou non du risque.

L'évaluation du risque est une prévision, une représentation d'un état futur à partir des informations actuellement disponibles. Il faut donc réaliser un modèle prédictif dont le schéma de base est la chaîne reliant le toxique aux effets qu'il déclenche.

Les marchés phytosanitaires en Europe (en millions d'euros)

Consommation de matières actives dans les pays de l'Union Européenne

Exemple des pesticides
Il est nécessaire dans un premier temps de formuler le risque, c'est-à-dire d'identifier les sources de pollution. Par exemple pour les pesticides, les produits sont autorisés pour une dose déterminée, une culture, un mode de traitement...

L'évaluation du risque d'un produit chimique est l'opération qui cherche à caractériser d'une part la toxicité du produit (danger), d'autre part les possibilités de contact avec ce produit (exposition), pour en déduire les impacts potentiels (risque) sur la santé de l'homme et de l'environnement.
Risque = danger + exposition

Il faut ensuite estimer l'exposition et pour cela déterminer des concentrations environnementales prévisibles (PEC).

Pour caractériser le danger, on effectue des essais d'écotoxicité, généralement en laboratoire, sur des espèces représentatives ayant des caractéristiques bien étudiées :

• biologie connue,
• espèces peu sujettes à des variations génétiques,
• espèces d'une maintenance facile et de faible coût,
• espèces ayant un rôle important dans les biocénoses.

Ces essais portent sur des bactéries, des algues, des plantes supérieures, des invertébrés aquatiques et terrestres (daphnies, vers de terre, abeilles...), des poissons et des oiseaux.

Il sera recherché la DL 50 (dose qui tue 50 % d'une population) à 48 heures, la toxicité à long terme et la NOEC (concentration sans effet observable).

La concentration environnementale sans effet (PNEC) utilisée pour la caractérisation finale du risque sera la plus faible valeur de toxicité assortie d'un coefficient de sécurité ; ce coefficient de sécurité est destiné à tenir compte de l'incertitude en relation avec le fait que les estimations de toxicité et d'exposition sont des estimations théoriques et ne sont pas en général représentatives des conditions naturelles.

L'approche la plus générale pour la caractérisation du risque est la méthode du quotient : PEC/PNEC.

L'ensemble de ces études conduit à une décision finale. En général, on considère que le risque est acceptable si le rapport PEC/PNEC est inférieur à 1.

Dans le cas contraire, des approches beaucoup plus complexes (par exemple des études dans des systèmes semi-naturels comme des étangs artificiels, etc.) seront mises en œuvre.

Il est important de rappeler qu'il n'y a pas de produits chimiques dont l'évaluation environnementale soit aussi détaillée et dans un cadre réglementaire aussi contraignant que les pesticides... Mais aussi détaillée et contraignante que soit cette évaluation, il existe des limites à la prévision. On notera que l'autorisation au niveau national est donnée pour un produit et peut difficilement tenir compte, par exemple, des itinéraires techniques utilisant successivement plusieurs produits. On notera aussi qu'il n'est pas possible d'évaluer l'impact des usages frauduleux.

Rappelons également que les écosystèmes sont soumis à des perturbations très diverses (aménagements des rivières par exemple qui peuvent contribuer notablement à la dégradation des écosystèmes aquatiques). Rappelons enfin qu'une très grande partie du territoire national est constituée de terrains agricoles dont la finalité essentielle est d'éliminer la biodiversité animale et végétale au profit de la seule plante cultivée...