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Un bio-indicateur est un indicateur constitué par une espèce végétale, fongique ou animale ou par un groupe d'espèces (groupe éco-sociologique) ou groupement végétal dont la présence (ou l'état) renseigne sur certaines caractéristiques écologiques (c'est-à-dire physico-chimiques, microclimatique, biologiques et fonctionnelle) de l'environnement, ou sur l'incidence de certaines pratiques.

Les trichoptères (larves, adultes) font partie des indicateurs de bonne qualité des eaux douces. Ils sont utilisés pour mesurer le chemin à parcourir pour atteindre le « bon état écologique » demandé pour 2015 par la Directive cadre sur l'eau

On les utilise notamment pour la bioévaluation environnementale (suivi de l'état de l'environnement, ou de l'efficacité de mesures compensatoires ou restauratoires).

Principes

Le principe est d'observer des effets biologiques ou écosystémiques, au niveau de l'individu et/ou de populations ou écosystèmes (à l'échelle de la biosphère ou de grands biomes éventuellement).

Ces effets doivent être mesurables via l'observation de divers degrés d'altérations morphologiques, comportementales, tissulaires ou physiologiques (croissance et reproduction), conduisant dans les cas extrêmes à la mort de ces individus ou à la disparition d'une population.

Chaque plante possède un biotope primaire. On sait par exemple que :

• le mouron des oiseaux pousse plutôt sur des sols équilibrés, alors que l'ambroisie prolifère sur des sols déstructurés ou salés (puisque son biotope primaire est constitué de régions arides où le sol est déstructuré et où le sel remonte souvent).
• le lichen est un bio-indicateur efficace de certaines pollutions de l'air dans une forêt ou une ville. D'autres indicateurs chercheront à mesurer les effets sur la biodiversité de la gestion (ou non gestion) des milieux naturels^[1].
• la petite oseille (Rumex acetosella) indique des sols très pauvres en argile et en humus, très secs, très peu fertiles alors que la grande oseille (Rumex acetosa) indique des sols équilibrés, très fertiles^[2].

Propriétés d’un bon bioindicateur

• Il doit être suffisamment (normalement ou anormalement) répandu sur le territoire concerné et y être relativement abondant, et si possible facilement détectable.
• Sauf dans le cas où l'on veut mesurer la mobilité d'espèces, il doit être le plus sédentaire possible pour refléter les conditions locales.
• Il doit avoir une taille rendant possible l’étude de ces différents tissus et de leurs composantes (muscles, os, organes dans le cas d'un animal…).
• Il doit tolérer les contaminants avec des effets sub-létaux.
• Il doit aussi survivre hors du milieu naturel et tolérer différentes conditions de laboratoires (pH, température…).
• Une relation entre la concentration en contaminants dans le milieu externe et la concentration dans l’organisme doit exister.

Certains bioindicateurs sont aussi des biointégrateurs ; ils peuvent être doublement utiles dans le cadre de programmes de biosurveillance.

Biosurveillance de la qualité de l'air^[3]

Définition

La bio indication relative à la qualité de l'air est l'utilisation d'organismes sensibles à un polluant donné présentant des effets visibles macroscopiquement ou microscopiquement, afin d'évaluer la qualité de l'air. Celle-ci fournit une information semi-quantitative sur la contamination atmosphérique et permet d'apprécier directement les impacts environnementaux des polluants.

L'observation d'organismes bio-indicateurs complète généralement les dispositifs de mesures automatiques, ou orientent les choix de molécules à analyser.

Exemples

Chaque espèce de lichen résiste à un taux spécifique de pollution.

• Les lichens (organisme résultant d'une symbiose algue-champignon) se développent sur divers substrats (sol, écorces, toits, pierres, etc). Ils réagissent à des doses très faibles de certains polluants (acides notamment) bien avant les animaux et bien avant que les pierres des monuments ne soient dégradées. Chaque espèce de lichen résiste à un taux spécifique de pollution. Quelques espèces profitent d'un enrichissement de l'air en azote. L'observation de populations de lichens permet ainsi de suivre l'évolution de certaines pollutions au fil du temps.

En forêt, la disparition des lichens peut indiquer des taux élevés de dioxyde de soufre, la présence de fongicides dans la pluie, ou de polluants à base de soufre et d'azote.

• Le trèfle et le tabac permettent de qualifier et quantifier la teneur de l'air en ozone.

• Les Pétunias peuvent servir de bioindicateurs de la quantité d'hydrocarbure dans l'air.^{[réf. souhaitée]}

• L'abeille: Son utilisation est plutôt récente et elle a fait ses preuves en tant que bioindicateur grâce au programme Bee Secured soutenu par la Région Rhône Alpes et le CEA de Grenoble. Elle vole, se pose sur le sol et boit l'eau des flaques et fossés, ce qui lui confère le rôle de témoin de la qualité environnementale globale.

Une récente étude^[4]a clairement montré que les abeilles peuvent être utilisées pour caractériser le niveau de contamination de l’environnement par des xénobiotiques et en particulier pour les types de composés suivant : les métaux lourds, les HAP et les PCB. Elles ont également été utilisées lors d'accidents industriels, comme la tristement célèbre catastrophe de Tchernobyl, pour détecter la présence de radio-isotopes^[5]. Exemple d'applications permanentes : Le réseau bee secured de vigilance et de bioindication par colonie d 'abeilles regroupe des thermo ruches Apisystems instrumentées qui suivent en permanence et en temps réel la qualité de l'environnement (NOx métaux lourds, pcb, polluants émergeants, radio isostope, alerte pollinique...etc...)

Biosurveillance de la qualité de l'eau

Définition

La bioindication relative à la qualité de l'eau est l'utilisation d'organismes sensibles à un polluant donné présentant des effets visibles macroscopiquement ou microscopiquement, afin d'évaluer la qualité de l'eau. Celle-ci fournit une information semi-quantitative sur la contamination du milieu aquatique et permet d'apprécier directement les impacts environnementaux des polluants.

Exemples

Les invertébrés benthiques sont de très bons bioindicateurs de la qualité des eaux douces en particulier dans l’étude des concentrations en différents métaux. Il est important de déterminer la voie d’entrée du contaminant dans l’organisme. Les individus peuvent absorber les métaux à partir de l’eau directement via leurs branchies et/ou à travers l’alimentation par l’ingestion de proies. L’importance relative d’une voie d’entrée varie selon les espèces et les contaminants étudiés et peut être obtenue en soumettant le bioindicateur à différents traitements de présence du contaminant dans l’eau ou les aliments seulement.

Le foie est un important centre d’accumulation en métaux lourds chez les poissons. Les métaux pénétrant dans un organisme peuvent être absorbés par des métalloprotéines qui détoxifient les milieux cellulaires. Elles sont produites en présence du contaminant et sont à la base du mécanisme de régulation. Les lysosomes et les granules cellulaires peuvent aussi servir à séquestrer ces métaux. Les mécanismes varient selon les bioindicateurs et les contaminants étudiés. Les plus récentes études permettent de connaître la partition subcellulaire des métaux dans un tissu particulier (foie, branchies, intestins).

Voir : indice biologique global normalisé.

L'être humain comme bioindicateur ?

L’homme, le spermatozoïde, la fertilité humaine, la durée moyenne de vie, ou le taux de cancers (et leur nature) ou d'autres maladies peuvent faire partie des batteries d'indicateurs évaluant l'état de l'Environnement.

Ce sont les « intégrateurs naturels » les plus objectifs d'un état environnemental, et donc des impacts des activités humaines combinés à d’éventuels aléas bio-géo-climatiques naturels... (ce qui les rend éventuellement plus facilement contestables)

• Avantage : ils traduisent une réalité biologique. Ils peuvent confirmer ou infirmer les indices de performance.
• Inconvénient : Ils sont parfois frustrants pour l’utilisateur, car s’ils mettent en évidence un problème et ses symptômes, ils n'en désignent pas avec certitude (avant expérience de confirmation) les causes (souvent multiples).

Les bioindicateurs ne sont pas une agrégation d’indicateurs mesurés. Ils intègrent naturellement l’extrême complexité, les synergies et les inerties propres aux écosystèmes. De nombreux acteurs susceptibles d’être responsables d'une dégradation environnementale nieront donc aisément leur responsabilité. La bioindication est cependant utile ou nécessaire à de nombreux protocoles d'évaluation, et parfois à l’application du précaution.

La commission européenne en 2007, après quatre ans de discussions sur le thème Santé-Environnement a validé un projet pilote de biosurveillance chez l'homme.

Vers une normalisation des protocoles, des matériels et des rendus

Après un stade de recherche, et de validation scientifiques, le développement de l'utilisation de la bioindication par les AASQA, les industriels, les services de l'état, et le fait qu'elle utilise du « matériel vivant » pour obtenir des informations (qualitatives et parfois quantitatives) sur l'état de l'environnement amènent les acteurs à produire des protocoles de plus en plus normalisés, afin qu'ils soient utiles pour tous, y compris dans des domaines plus récemment explorés tels que la qualité de l'air intérieur, la santé environnementale (Biosurveillance humaine) ou l'usage pédagogique de la bioindication.

À ne pas confondre

• Marqueur biologique
• Biointégrateur

Notes

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

• (fr) insectes aquatiques, indicateurs de pollution (CEMAGREF)
• (fr) Feuilles de tabac comme bioindicateur de pollution de l'air (Document APPA Nord/Pas-de-calais).

Bibliographie

• J.P. Garrec et Van Haluwyn, C. (2002), Biosurveillance végétale de la qualité de l'air, Tec & Doc, 116 p.
• Levrel, Harold, Quels indicateurs pour la gestion de la biodiversité ; Institut français de la biodiversité], Oct. 2007 (PDF, 99pages).
• I. Roy et L. Hare, (1998), Eastward range extension in Canada of the alderfly Sialis Velata, and the potential of the genus as a contaminant monitor, Entomological News 109 (4) : 285-287.
• Borgmann, U. Nowierski, M., Grapentine L.C. et Dixon, D.G. (2004), Assessing the cause of impacts on benthic organisms near Rouyn-Noranda, Quebec, Environmental Pollution 129 : 39-48.
• Van Haluwyn, Chantal, Lerond, M. ; Guide des lichens (pour le diagnostic écholichénique de la qualité de l'air), Ch.Van Haluwyn, M. Lerond (deux spécialistes de la bioindication), Ed LeChevallier, Paris, 1993.
• Hunsaker C.T., 1993. New concepts in environmental monitoring: the question of indicators. The science of total environment. Supplement, pp. 77–95

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