Les macroinvertébrés benthiques d`eau douce

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JOURNEE SCIENTIFIQUE DE LA SOCIETE
ZOOLOGIQUE DE FRANCE
Organisée par Cécile DELATTRE (EDF R&D LNHE)
Les macroinvertébrés benthiques d’eau douce
Mardi 29 mai 2012
UPMC - Sorbonne Universités - Salle 109, couloir 45-
55 1er étage
4 Place Jussieu, 75005 PARIS
9h30-9h45 Accueil et courte introduction. Cécile Delattre, EDF R&D LNHE
9h45-10h15 Utilisation des macroinvertébrés en bioindication des cours d’eau : des indices
biotiques au développement de méthodes basées sur des cortèges de parasites. Jean-
Nicolas Beisel, UMR CNRS 7146 LIEBE, Université de Lorraine
10h15-10h45 Présentation du futur Indice Invertébrés Multi-Métriques (I2M2). Marta Prieto-
Montes, IRSTEA Lyon
10h45-11h00 Pause
11h00-11h30 Les Bryozoaires d’eau douce. Jean-Loup d’Hondt, MNHN
11h30-12h00 Mollusques aquatiques de France : différentes échelles pour différents enjeux de
conservation ? Vincent Prié, Biotope/MNHN
12h00-12h30 Les Crustacés d’eau douce : biodiversité, biogéographie, invasions biologiques.
Christophe Piscart, UMR CNRS 5023 LEHNA, Université Lyon 1
12h30-14h00 Pause déjeuner
14h-14h30 Les Amphipodes d’eau douce et leurs interactions. Vincent Médoc, UMR CNRS
7625 Ecologie et Evolution, UPMC
14h30-15h Inventaires des Ephémères, Plécoptères & Trichoptères de France : premières
conclusions et perspectives. Michel Brulin, OPIE benthos
15h-15h15 Pause
15h15-15h45 Les inventaires nationaux d’espèces et les macroinvertébrés benthiques d’eau douce.
Pierre Noël & Patrick Haffner, MNHN
15h45-16h15 Le développement de nouvelles approches de DNA barcoding pour la caractérisation
de la biodiversité environnementale. Pierre Taberlet, UMR CNRS 5553 LECA,
Université Joseph Fourier
16h15-16h30 Synthèse et conclusions. René Lafont, Président de la Société Zoologique de France
Photos: http://peche31.aappma.pfc.free.fr/nos%20poissons.htm, http://michelc.over-blog.com/article-29749202.html,
http://darktagada.unblog.fr/2008/06/18/ephemere/, http://www.allaine.info/especes-invasives/faune-invasive/pectinella-
magnifica.htm

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LES MACROINVERTEBRES BENTHIQUES D’EAU DOUCE
Cécile DELATTRE
EDF Recherche & Développement, Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement
6, quai Watier, 78400 Chatou ([email protected])
EDF est très fortement concernée par les milieux aquatiques puisque l’essentiel de son parc de
production d’électricité utilise l’eau pour produire directement (filière hydraulique), pour le
refroidissement des centrales thermiques (filières thermique à flamme et nucléaire), le rejet
d’effluents aquatiques ou pour l’implantation d’ouvrages tels que les éoliennes en milieu marin.
Il faut reconnaître aux opérationnels et aux contrôleurs des années 1970, la clairvoyance d’avoir mis
en place des suivis hydrobiologiques au droit de chaque site nucléaire, qui sont maintenant très
utiles pour comprendre les évolutions faunistiques (macroinvertébrés & poissons) et floristiques
constatées et tenter de les relier à la fois aux facteurs généraux caractérisant les fleuves récepteurs et
aux impacts plus localisés des installations industrielles. L’analyse de ces séries long terme, rares au
niveau international, est riche d’enseignements sur l’effet des forçages climatiques, en particulier
sur les effets récents du réchauffement généralisé des eaux d’environ 1°C en moyenne annuelle, au
cours de la dernière décennie.
Des travaux de recherche menés actuellement en collaboration entre EDF R&D et Irstea sur les
suivis hydrobiologiques long-terme des centrales situées en Loire moyenne (30 ans) indiquent que
les changements observés sur les communautés de macroinvertébrés benthiques (Floury et al., en
révision) sont corrélés aux évolutions de paramètres environnementaux tels que température, débit
et qualité d’eau (Floury et al., accepté).
Les macroinvertébrés benthiques étant le groupe d’organismes le plus souvent utilisé en
biosurveillance des cours d’eau à l’échelle européenne et faisant partie des tests écotoxicologiques
les plus couramment utilisés, il m’a semblé intéressant d’organiser une journée scientifique de la
Société Zoologique de France sur ce thème.
Pour cela, des exposés ont porté sur l’utilisation des macroinvertébrés en bioindication des cours
d’eau puis des présentations ont été effectuées sur différents groupes de macroinvertébrés avec des
spécialistes des Bryozoaires, des Mollusques, des Crustacés et des Insectes. Pour terminer, un point
a été réalisé sur les inventaires nationaux d’espèces puis sur le développement de nouvelles
approches en biologie moléculaire pour la caractérisation de la biodiversité.
Remerciements
Je tenais à remercier Messieurs Jean-Loup d’Hondt et René Lafont pour leur confiance en ouvrant
le Conseil de la Société Zoologique de France à des chercheurs travaillant hors université ou CNRS
et en me confiant l’organisation de cette journée scientifique.
Je remercie également vivement les scientifiques qui ont accepté de faire une communication sur les
macroinvertébrés benthiques d’eau douce lors de cette journée thématique.
Références citées
Floury M., Delattre C., Ormerod S.J., Souchon Y. (accepté). Global versus local change effects on a
large European river. Science of the Total Environment.
Floury M., Usseglio-Polatera P., Ferréol M., Delattre C., Souchon, Y. (en révision). Global climate
change in large European rivers : long-term effects on macroinvertebrate communities and potential
local confounding factors. Global Change Biology.

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UTILISATION DES MACROINVERTEBRES EN BIOINDICATION DES COURS D’EAU :
DES INDICES BIOTIQUES AU DEVELOPPEMENT DE METHODES BASEES SUR DES
CORTEGES DE PARASITES.
Jean-Nicolas BEISEL
Laboratoire des Interactions Ecotoxicologie, Biodiversité, Ecosystèmes (LIEBE), UMR CNRS
7146, Université de Lorraine, Campus Bridoux - 8, rue du Général Delestraint, 57070 Metz
([email protected])
L’utilisation de communautés pour évaluer la qualité d’un milieu repose sur le caractère intégrateur
des espèces qui la composent. Leur composition et leur structure sont régies tout au long de la vie
de ces espèces par les multiples contraintes biotiques et abiotiques auxquelles elles ne peuvent
échapper. La multiplicité des atteintes à l’environnement (1), le caractère relativement imprévisible
des effets conjugués de ces perturbations (2), et la détérioration rapide des écosystèmes d’eau douce
observés pendant cette dernière décade (2000-2010) (3) rendent l’utilisation de méthodes
biologiques d’un intérêt toujours croissant.
Les communautés de macroinvertébrés aquatiques ont été utilisées dès les années 1960 pour évaluer
la qualité biologique d’un cours d’eau. Ce compartiment de l’écosystème aquatique présente des
caractéristiques attrayantes : (1) le caractère ubiquiste de la répartition des invertébrés à différentes
échelles spatiales et temporelles, (2) la grande variété de ce groupe avec au moins 150 familles, 700
genres et 4400 espèces, (3) une facilité à échantillonner ce compartiment, (4) la présence
potentielles d’espèces aux capacités indicatrices fortes, (4) des espèces à forte valeur patrimoniale,
(5) l’occupation de plusieurs niveaux trophiques et un rôle fonctionnel important au sein de
l’écosystème.
Si ce compartiment présente toujours de nombreux avantages, le développement de méthodes
utilisant les invertébrés s’est heurté à trois difficultés au moins. D’abord, la difficulté d’avoir une
image représentative de ce qui est présent sur une station de rivière à l’aide d’un échantillon
relativement restreint. La mésorépartition des invertébrés sur la mosaïque d’habitats que constitue le
lit mineur et le caractère agrégatif de la plupart des espèces ont rapidement conduit à réaliser un
échantillonnage stratifié et/ou orienté des mésohabitats présents pour optimiser l’échantillonnage.
Malgré cela, seconde difficulté, le nombre important d’espèces rares (généralement plus de la
moitié des taxons échantillonnés) diminuent la reproductibilité des échantillonnages. Enfin, le
patron de distribution des ordres d’insectes les plus pollusensibles en forme de loi normale le long
du continuum fluvial complique la comparaison à une référence, et rend caduque la notion de
référentiel unique.
L’évolution au fil du temps des méthodes basées sur les invertébrés repose principalement sur
les questions d’échantillonnage et de référentiel. La première méthode française est celle des
« indices biotiques » proposée en 1967 par Verneaux & Tufféry et inspiré de travaux anglais. Cette
approche a évolué en Indice Biologique de Qualité Générale (IBG), qui a fait l’objet d’une norme
expérimentale en 1985, puis à une norme homologuée intitulée IBGN en 1992 qui a été révisée en
2004. L’I2M2 (Indice Invertébrés Multi-Métrique, 2012) représente la dernière évolution de ces
approches.
Si ces méthodes ne pourront plus être améliorées de manière importante sans avoir recours à
des techniques radicalement différentes (DNA barcoding par exemple), l’utilisation de cortèges
d’invertébrés négligés jusqu’alors est prometteuse : les parasites. Ces parasites représentent une
biomasse négligeable de l’écosystème mais ils régulent des populations hôtes de manière
importante. Un intérêt de l’observation de parasites à cycle complexe est qu’ils correspondent à une
approche qui décloisonne les compartiments de l’écosystème et permettent finalement une expertise
globale de la qualité et du fonctionnement d’un écosystème aquatique.

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L’EVALUATION DES COURS D’EAU
Marta PRIETO-MONTES, Cédric MONDY & Philippe USSEGLIO-POLATERA
Pôle hydroécologie cours d’eau Onema-Irstea, Laboratoire d’hydroécologie quantitative,
3 bis, quai Chauveau – CP 220, 69336 Lyon cedex ([email protected])
Suite à l'application de la Directive Cadre sur l’Eau (DCE), dont la ligne directrice est le besoin
d’un suivi de la qualité écologique des cours d’eau, et au besoin de méthodes de bio-évaluation plus
performantes, l’université de Lorraine a développé un nouvel indice pour les invertébrés benthiques,
l’Indice Invertébrés Multi-Métrique (I2M2). Cet indice sera opérationnel à partir du prochain cycle
de gestion, en 2016, et remplacera l’indice actuel, l'IBGN.
L’IBGN présente plusieurs faiblesses à l’égard des critères DCE, à savoir : (1) il est basé sur la
seule évaluation des capacités biogènes de la station et ne prend pas en compte la représentativité
des substrats au sein de la mosaïque d’habitats benthiques; (2) il n’inclut pas l’ensemble des
paramètres exigés par la DCE, puisqu’il ne prend pas en compte l’abondance des taxons ; (3) il
n’est pas construit sur un système de référence ; (4) il répond préférentiellement à la pollution
organique et faiblement aux autres types de perturbations.
Les objectifs à atteindre avec le nouvel indice étaient : (1) résoudre les faiblesses identifiées de
l’IBGN ; (2) adapter la méthode à l'ensemble des types de masses d’eau présents en France
métropolitaine ; (3) répondre à un maximum de types de perturbations d’origine anthropique ; (4)
Être cohérent avec les démarches des autres États Membres Européens et répondre aux exigences de
la DCE. Compte tenu de ces objectifs, l’université de Lorraine a considéré que la construction d’un
indice multi-métrique était l‘approche la plus pertinente.
Pour la construction de l’I2M2, deux types de données ont été utilisés. D’une part les données
biologiques correspondant aux listes faunistiques séparées en trois bocaux (B1+B2+B3), résultant
de l’application de protocoles de prélèvement [XP T90-333 (AFNOR, 2009)] et de traitement des
échantillons [XP T90-388 (AFNOR, 2010)] normalisés sur les sites appartenant aux réseaux (i) de
contrôle et surveillance et (ii) de référence, et d’autre part des données environnementales. Ces
données environnementales décrivent la qualité physico-chimique de l'eau (10 catégories de
pression) et la qualité physique de l'habitat (utilisation des sols et hydromorphologie : 7 catégories
de pression).
2525 métriques (métriques x échelle de calcul) ont été calculées puis exprimées en ratio de qualité
écologique (EQR), intégrant ainsi la notion d'écart à la référence par type de cours d'eau. A partir de
cet ensemble initial de métriques, la sélection des métriques à intégrer dans l'I2M2 s'est faite en
utilisant quatre critères : un fort caractère généraliste (i.e. la capacité à répondre à un grand nombre
de catégories de pression), une forte capacité de discrimination (i.e. l'efficacité à différentier des
conditions environnementales significativement dégradées du bon état écologique), un faible
coefficient de variation dans les sites de référence (i.e. la stabilité de la métrique en conditions de
moindre impact) et la non redondance (i.e. l’apport d’une information originale, complémentaire à
l’information apportée par les métriques précédemment sélectionnées). La combinaison de
métriques retenue est donc la plus efficace à identifier un état perturbé, robuste et cohérente avec les
critères DCE. Cette combinaison est composée de : l'ASPT (une métrique de sensibilité aux
pollutions), l'indice de diversité de Shannon et Wiener, la fréquence relative d’organismes
polyvoltins, calculés sur B2+B3, la richesse taxonomique, calculé sur l’ensemble des bocaux, et la
fréquence relative d’organismes ovovivipares, calculé sur B3.
Afin de maximiser la détection d'un état perturbé, l'I2M2 est calculé comme étant la moyenne
arithmétique de 17 sous-indices associés aux 17 catégories de pression envisagées. Chaque sous-
indice est calculé comme moyenne des 5 métriques précédentes, exprimées en EQR et pondérées

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par leurs capacités de discrimination respectives pour la catégorie de pression prise en compte par
ce sous-indice.de discrimination.
L’I2M2 a montré avoir une bonne relation avec le gradient global de pressions, une meilleure
capacité de discrimination moyenne que l’IBGN et une forte corrélation avec les Métriques
Européennes Communes d’Inter-étalonnage (ICM). L'I2M2 répond ainsi à l'ensemble des exigences
de la DCE et, de plus, améliore significativement l'estimation de l'état écologique des cours d'eau
(par une meilleure prise en compte des pressions anthropiques) par rapport à son prédécesseur,
l'IBGN.
Mots clés : bioévaluation, cours d’eau, indice multi-métrique, macroinvertébrés, Directive Cadre
sur l’Eau