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RÉSUMÉ
Les produits phytopharmaceutiques, majoritairement utilisés pour protéger les cultures, contaminent tous les milieux (terrestre, aquatique continental, marin, aérien) et impactent la diversité de certains organismes qui y vivent. Après avoir décrit les méthodes existantes et en développement pour évaluer les impacts des produits phytopharmaceutiques sur la biodiversité, cet article présente les effets directs et indirects de ces produits sur les organismes terrestres et aquatiques, leurs effets sur les fonctions et services rendus par les écosystèmes, puis les leviers d’action permettant d’atténuer la contamination des milieux et ses impacts.
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Laure MAMY : Directrice de recherche - Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR ECOSYS 91120 Palaiseau, France
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Stéphane PESCE : Directeur de recherche - INRAE, UR RiverLy 69625 Villeurbanne, France
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Wilfried SANCHEZ : Directeur scientifique adjoint - Ifremer, direction scientifique 34200 Sète, France
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Sophie LEENHARDT : Chef de projet expertise scientifique collective - INRAE, DEPE 75338 Paris, France - Et un collectif de 43 experts (cf. remerciements)
INTRODUCTION
Chaque année, entre 55 000 et 70 000 tonnes de substances actives phytopharmaceutiques, incluant celles utilisables en agriculture biologique et celles de biocontrôle, sont vendues sur le territoire français métropolitain et d’outre-mer et sont utilisées pour la protection des cultures ou l’entretien des jardins, espaces végétalisés et infrastructures (JEVI). Or, en 2019, le Rapport de l’évaluation mondiale de la biodiversité et des services écosystémiques établi par la Plateforme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques (IPBES) a dressé le bilan alarmant d’une érosion sans précédent de la biodiversité : la pollution chimique générée par les activités humaines, incluant les produits phytopharmaceutiques (PPP), est identifiée parmi les principales causes de cette érosion et elle s’ajoute à d’autres pressions, comme la destruction d’habitats causée par l’urbanisation, l’intensification des pratiques agricoles et sylvicoles, la surexploitation des ressources biologiques et les conséquences du changement climatique.
Les données disponibles montrent que tous les milieux (terrestre, aquatique continental, marin, atmosphérique) sont contaminés par les PPP. L’imprégnation du biote présent dans ces milieux confirme la réalité de l’exposition des organismes. La contamination est en outre ubiquiste en raison des processus de transfert des PPP et de la persistance de certaines molécules et, bien qu’elle tende à s’atténuer avec l’éloignement des zones d’application, elle atteint des zones très lointaines comme l’océan profond ou les régions subpolaires. De plus, elle se traduit généralement par la présence de mélanges de PPP qui incluent plusieurs molécules : substances actives dont certaines sont aujourd’hui interdites mais persistantes dans l’environnement, produits de transformation de ces substances, co-formulants et adjuvants. Toutefois, l’interdiction des PPP parmi les plus préoccupants a conduit à une diminution, au cours des vingt dernières années, des niveaux globaux de concentrations de ces substances (par exemple, insecticides organochlorés tels que le lindane, ou herbicides inhibiteurs de la photosynthèse tels que le diuron ou l’atrazine).
L’agriculture est identifiée comme la source majeure d’introduction des PPP dans l’environnement, les usages agricoles étant prépondérants par rapport aux autres usages (entre 95 et 98 %). Cette tendance est par ailleurs de plus en plus marquée compte tenu de la forte réduction du recours aux PPP pour l’entretien des JEVI depuis plusieurs années. En conséquence, les espaces agricoles, y compris les cours d’eau qui les traversent et les masses d’air qui les surplombent, sont les plus contaminés par ces substances.
Dans ce contexte et dans le cadre du plan Ecophyto II+, les ministères chargés de la transition écologique, de l’agriculture et de la recherche ont sollicité INRAE et l’Ifremer pour réaliser une expertise scientifique collective (ESCo) ayant pour objectif de faire un état des lieux des connaissances scientifiques relatives aux impacts des PPP sur la biodiversité et les services écosystémiques. Cette ESCo traite du devenir et des impacts des PPP une fois que ces substances sont introduites dans l’environnement. Le périmètre couvre les différents milieux (terrestre, aquatique continental, marin, atmosphérique) dans leur continuité, du lieu d’application jusqu’à l’océan, en France métropolitaine et d’outre-mer, à partir de connaissances produites dans ce contexte français ou transposables à celui-ci (climat, PPP utilisés, biodiversité présente, etc.). Il intègre tous les produits destinés à la protection des cultures ou à l’entretien des JEVI, qu’il s’agisse de PPP conventionnels ou de produits ou agents de biocontrôle, dès lors qu’ils sont susceptibles de se retrouver dans l’environnement du fait d’une utilisation actuelle ou plus ancienne. Le cadre d’analyse mis en place considère la biodiversité dans ses dimensions structurelle et fonctionnelle, et il intègre la question des services écosystémiques. L’attention est ainsi plus particulièrement portée sur des travaux qui documentent la mise en évidence de risques et d’effets dans des conditions environnementales réalistes, et à des niveaux d’organisation biologique (individu, population, communauté, écosystème) qui peuvent faciliter le lien à établir avec la biodiversité ainsi qu’avec les fonctions et services écosystémiques. En revanche, cette ESCo ne traite pas des pratiques ou systèmes agricoles permettant de réduire les utilisations de PPP, ni des stratégies préventives de régulation des bioagresseurs.
Ainsi, l’objectif de cet article consiste à présenter une partie des résultats obtenus au sein de l’ESCo portant sur les impacts des PPP sur la biodiversité et les services écosystémiques, en abordant les cinq points suivants : (1) méthodes existantes et perspectives scientifiques pour mesurer et évaluer les impacts des PPP sur la biodiversité, (2) types d’impacts observés, (3) principaux organismes impactés, (4) impacts sur les fonctions et services écosystémiques, (5) leviers d’action pour réduire la dispersion des PPP dans l’environnement et leurs impacts.
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2. Méthodes de mesure
La complexité des interactions entre PPP et biodiversité représente un défi sur le plan scientifique pour mettre en évidence et quantifier des impacts. Les difficultés résultent notamment de la multiplicité des facteurs impliqués, de leurs interactions et de leurs dynamiques, marquées par une forte dépendance des résultats aux contextes étudiés. Les connaissances produites sont ainsi difficiles à généraliser. En conséquence, cette complexité ne peut être abordée que par la combinaison de différentes approches, adaptées en fonction du contexte et de l’objectif poursuivi, au risque toutefois de contribuer à l’hétérogénéité des dispositifs mis en œuvre et des données générées.
Il peut s’agir :
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d’expérimentations basées sur la variation contrôlée de certains facteurs et qui peuvent être conduites en laboratoire, en mésocosmes extérieurs, ou sur le terrain dans un site équipé (figure 1) ;
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d’observations directes sur le terrain ; ou
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de modélisation.
Ces démarches sont bien sûr interdépendantes, dès lors que le paramétrage et la validation des modèles s’appuient sur des données d’expérimentation et d’observation, et que le choix des variables mesurées dans le cadre d’expérimentations et d’observations dépend également des résultats obtenus par ailleurs par le biais d’autres études ou de travaux de modélisation.
Chacun de ces dispositifs de production de connaissance comporte des atouts et des limites. Par exemple, la réduction des facteurs pris en considération dans les études en laboratoire améliore la robustesse de la preuve de la causalité établie, mais altère la capacité de ces études à représenter la réalité et la complexité des situations de terrain. À l’inverse, il est souvent difficile dans les études de terrain d’établir des liens de causalité robustes en raison de la multiplicité des facteurs environnementaux et de leurs interactions.
Les impacts des PPP peuvent être étudiés à différents niveaux d’organisation : individu, population (ensemble d’individus de la même espèce occupant un même habitat) et communauté (ensemble de populations d’espèces différentes...
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Méthodes de mesure
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BRION (F.) et al - Screening estrogenic activities of chemicals or mixtures in vivo using transgenic (cyp19a1b-GFP) zebrafish embryos - . Plos One, 7, p. e36069 (2012).
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(2) - PERUCCI (P.) et al - Effects of organic amendment and herbicide treatment on soil microbial biomass - . Biol. Fertil. Soils, 32, p. 17-23 (2000).
-
(3) - MAGBANUA (F.S.) et al - Understanding the combined influence of fine sediment and glyphosate herbicide on stream periphyton communities - . Water Res., 47, p. 5110-5120 (2013).
-
(4) - MEDO (J.) et al - Effects of sulfonylurea herbicides chlorsulfuron and sulfosulfuron on enzymatic activities and microbial communities in two agricultural soils - . Environ. Sci. Pollut. Res., 27, p. 41265-41278 (2020).
-
(5) - PESCE (S.) et al - Effects of the phenylurea herbicide diuron on natural riverine microbial communities in an experimental study - . Aquat. Toxicol., 78, p. 303-314 (2006).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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AFNOR Qualité de l’eau – Encagement in situ de gammares pour la mesure de la bioaccumulation de substances chimiques. - NF XP T90-721 - 2019
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ISO Matériel de protection des cultures – Mesurage de la dérive du jet au champ. - NF 22866:2005 - 2005
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ISO Qualité du sol – Effets des polluants vis-à-vis des vers de terre – Partie 3 : Lignes directrices relatives à la détermination des effets sur site. - NF 11268-3:2014 - 2014
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ISO Qualité du sol – Mesure en microplaques de l’activité enzymatique dans des échantillons de sol en utilisant des substrats fluorogènes. - NF ISO/TS 22939:2019 - 2019
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Essai sur plante terrestre : essai d’émergence de plantules et de croissance de plantules (Lignes directrices de l’OCDE pour les essais de produits chimiques, Section 2). - OCDE Essai n° 208 - 2006
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Poisson, essai de toxicité aiguë au stade embryonnaire (Lignes directrices de l’OCDE pour les essais de produits chimiques, Section 2). - OCDE Essai n° 236 - 2013
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ANNEXES
Arrêté du 13 avril 2010 modifiant l’arrêté du 13 janvier 2009 relatif aux conditions d’enrobage et d’utilisation des semences traitées par des produits mentionnés à l’article L. 253-1 du code rural en vue de limiter l’émission des poussières lors du procédé de traitement en usine. JORF n° 0099 du 28 avril 2010.
Arrêté du 1er février 2013 relatif à l’évaluation éthique et à l’autorisation des projets impliquant l’utilisation d’animaux dans des procédures expérimentales. Journal officiel « Lois et Décrets », 7 février 2013, n° 32, 267 p.
DCE 2000. Directive 2000/60/CE du Parlement et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l’eau. JO L 327/1, 22.12.2000, p. 1-72.
Ministère de la transition écologique et solidaire, 2018. Avis du 30 août 2018 relatif à la liste des procédés de traitement des effluents phytopharmaceutiques, reconnus comme efficaces par le MTES (DGPR/SRSEDPD). BO MTES – MCT n° 2018/9 du 25 septembre 2018. 95 p.
République française, 2006. Arrêté du 12 septembre 2006 relatif à la mise sur le marché et à l’utilisation des produits visés à l’article L. 253-1 du code rural. JORF n° 219 du 21 septembre 2006.
République...
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