Poissons, végétaux aquatiques, invertébrés d'eau douce, algues microscopiques, … Le point commun de ces divers organismes ? Tous agissent comme de véritables baromètres de la qualité écologique des écosystèmes aquatiques. Le développement de tels indicateurs biologiques (bioindicateurs) pour évaluer l’état de santé des masses d’eau répond à un réel besoin, réaffirmé avec la mise en œuvre en 2000 de la Directive-cadre européenne sur l’eau (DCE). Objectif : atteindre, d’ici 2027, le bon état écologique et chimique des masses d’eau (naturelles et artificielles, eaux souterraines, de surface, etc.), mais aussi la protection et la conservation des milieux non dégradés. Pour y parvenir, différentes étapes ont été définies : la DCE entre dans le deuxième cycle (2016-2021).

 

Des outils d’évaluation de la qualité de l’eau

Plusieurs équipes scientifiques d’Irstea [1] travaillent sur les concepts de réponses des communautés aux perturbations de leur habitat et de bioindication. A Bordeaux, une équipe s’est notamment spécialisée dans l’étude des relations entre les peuplements végétaux et les pressions qu’ils subissent de la part de leur environnement, plus ou moins impacté par les activités humaines. Ces travaux de recherche visent à proposer des outils contribuant à définir l’état de référence du milieu et le bon état écologique. Pour cela, les scientifiques travaillent sur des protocoles d’acquisition de données (échantillonnage, etc.) et mettent au point des indices et des systèmes d’évaluation capables, à partir des relevés floristiques, d’indiquer les variations de certains paramètres ou l’état de fonctionnalité de l’écosystème.

Grâce à leurs travaux, 4 bioindicateurs ont été conçus [2] dont l’Indice biologique macrophytique en rivière (IBMR). Développé au début des années 2000 et normalisé en 2003, l’indice a depuis été adapté afin de correspondre aux critères d’évaluation de la DCE : l’indicateur "macrophytes en cours d’eau" est désormais intégré dans les règles nationales d’évaluation pour le 2e cycle de la Directive. Il a, par ailleurs, été adopté par 8 autres états européens dans un enjeu d’harmonisation des méthodes. Autre indice développé : l’Indice biologique diatomées (IBD), mis au point à la fin des années 90 et normalisé en 2000. Il est utilisé en routine pour la surveillance des cours d’eau en France. Cet indice a été rénové en 2007. Les scientifiques ont également adapté cet indicateur "diatomées" au contexte tropical des DOM-TOM, et cherchent maintenant, à l’aide de ces organismes, à diagnostiquer même des pollutions toxiques ou nutritionnelles.

 

Normalisation des outils : garantir la qualité des données

Les outils mis au point à l’issue de ces programmes de recherche, menés en partenariat avec le Ministère en charge de l’environnement et l’Onema, sont validés par des normes françaises, dont la mise en œuvre est rendue réglementaire par les arrêtés ministériels d’encadrement de la surveillance et de l’évaluation des masses d’eau. Ces normes, publiées par l’Association française de normalisation (AFNOR), sont non seulement un produit des recherches d’Irstea en hydroécologie, très attendu par les acteurs de la surveillance, mais également une valorisation de transfert forte et visible de ces travaux. Alors que l’équipe travaille sur un nouvel indicateur "diatomées" en lacs (inédit en France), "les 4 bioindicateurs relatifs aux peuplements végétaux font aujourd’hui l’objet de normes (publiées ou en cours d’élaboration) pour les protocoles d’échantillonnage et d’analyse en laboratoire et ont été intégrés de façon réglementaire pour l’évaluation et le rapportage européen imposés par la DCE", précise Christian Chauvin, ingénieur de recherche en hydroécologie au centre Irstea de Bordeaux et président de la Commission de normalisation AFNOR [3].

Depuis 2008, le pilotage de cette commission est confiée à Irstea dans le cadre des actions d’Aquaref [4], avec pour objectif d’assurer l’organisation et la cohérence entre le développement d’indicateurs, l’élaboration des normes techniques, la règlementation et l’articulation avec le cadre "qualité" national (Irstea participe, par exemple, à la réflexion sur l’accréditation des laboratoires et leur agrément par le Ministère).

La normalisation des méthodes, tant à l’échelle nationale qu’européenne (pour un cadre méthodologique commun), constitue désormais un enjeu important afin de capitaliser le résultat de ces travaux méthodologiques, mais aussi d’encadrer de façon formelle leur transfert aux opérateurs et leur mise en œuvre en routine dans les réseaux de surveillance.

 

Appui aux politiques publiques : transfert des outils et formations des opérateurs

Ces actions de pilotage de la stratégie française de normalisation dans ces domaines s’inscrivent dans le programme Aquaref, créé en 2007 sous l’impulsion du Ministère en charge de l’environnement. "L’objectif du Ministère était d’avoir un interlocuteur qui puisse mettre en synergie les différents acteurs scientifiques et techniques impliqués dans l’appui aux politiques publiques pour la mise en place de la surveillance DCE." Le consortium est composé de 5 établissements : l’Ineris (coordinateur), le BRGM, l’Ifremer, le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) et Irstea qui pilote le domaine "Hydrobiologie". Les rapports produits par ces 5 acteurs de la recherche sont labellisés Aquaref et font office de référence pour les applications en France par le Ministère, les Agences de l’eau, les Directions régionales de l'environnement, de l'aménagement et du logement (DREAL), mais aussi à l’international.

Parmi les missions d’Aquaref : la formation technique des opérateurs aux nouveaux protocoles, principalement organisée par l’Onema et à laquelle les scientifiques d’Irstea participent. Il s’agit d’expliquer aux intervenants de la surveillance, bureaux d’études, mais aussi gestionnaires et donneurs d’ordres, les principes et la mise en œuvre techniques des protocoles de surveillance et de leurs différentes phases méthodologiques : échantillonnage et traitement en laboratoire des prélèvements, calcul des indicateurs, utilisation des références et des seuils de classes pour évaluer l’état écologique, utilisation pratique des logiciels dédiés… L’objectif est de recueillir, sur plus de 4 000 sites de surveillance des eaux douces de surface en France, des données représentatives et homogènes, fournissant des résultats de qualité comparable et satisfaisante pour leur exploitation en évaluation et en diagnostic.

Des outils normalisés, déployés par des opérateurs formés... Quid des données récoltées ? Depuis 2006, les équipes d’Irstea ont construit des bases de données, couvrant tous les types d’eau, afin de centraliser les données issues des réseaux de surveillance DCE et donc collectées selon des protocoles validés. Développées comme des bases de données opérationnelles pour le développement scientifique des méthodes de bioindication, elles ont permis de structurer ces résultats de surveillance biologique des eaux pour fournir une base à la mise en place des systèmes nationaux qui sont maintenant utilisés pour valider, stocker et exploiter ces données. "Aujourd’hui au centre Irstea de Bordeaux, nous ne traitons plus que les données concernant les macrophytes en cours d’eau et en plans d’eau, en prévoyant le passage complet aux systèmes nationaux dans un très proche avenir, précise Christian Chauvin. Le reste est géré au niveau national ou à celui des bassins par l’Onema et les Agences de l’eau, piloté par le Ministère."

 

Des outils d’évaluation aux outils de diagnostic : prochaine étape

Des premiers outils sont aujourd’hui déployés, mais la recherche continue… Depuis la mise en œuvre de la Directive, il n’est plus seulement question de mesure de la qualité de l’eau, mais bien d’évaluation de l’état écologique des milieux aquatiques, ce qui intègre les éléments biologiques (flore, faune, etc.), hydromorphologiques ou encore chimiques et physico-chimiques (polluants classiques, substances médicamenteuses ou micropolluants organiques, etc.). Ce changement d’échelle s’applique également aux indicateurs : "Jusqu’à présent, ils s’agissaient d’indicateurs d’évaluation : la masse d’eau est-elle oui ou non en bon état écologique ? Aujourd’hui, avec le 2e cycle de la DCE, nous travaillons désormais sur des indicateurs de diagnostic beaucoup plus précis qui nous permettront de qualifier cet état écologique : pourquoi est-ce en mauvais état écologique ? A quel degré ? Sur quels paramètres agir pour revenir au bon état ?" Dans l’idée, encore et toujours, d’aider à la meilleure gestion de ces masses d’eau.

 

[1] Des équipes au centre de Bordeaux (macrophytes, diatomées et phytoplancton, poissons en estuaires), de Lyon (invertébrés en cours d’eau, typologie, hydromorphologie rivières), d’Aix-en-Provence (poissons et invertébrés en lacs, hydromorphologie lacs) et d’Antony (poissons en cours d’eau).

[2] Macrophytes en cours d’eau, en plans d’eau, diatomées en rivières, phytoplancton en plans d’eau

[3] Commission de normalisation AFNOR T95F "qualité écologique des milieux aquatiques"

[4] Aquaref, laboratoire national de référence pour la surveillance des milieux aquatiques, regroupe cinq établissements scientifiques et techniques impliqués dans l’appui aux politiques publiques pour la mise en œuvre de la Directive-cadre  européenne sur l’eau. En savoir plus.