Groupe Français des Pesticides Complémentarité d’échantillonneurs passifs et de bio-indicateurs pour évaluer la contamination en pesticides des eaux de surface de bassins versants agricoles Le Dréau Matthieu, Chaumot Arnaud, Foulquier Arnaud, François Adeline, Geffard Olivier, Margoum Christelle, Pesce Stephane, Martin Caroline, Mazzella Nicolas, Gouy Véronique   Groupe Français des Pesticides 27 mai 2015

Effets biologiques induits par les pesticides ?  Impact? Contexte et objectifs Diagnostic de la contamination en pesticides d’un cours d’eau // mesure de l’efficacité de plans d’action Analyses chimiques via une stratégie d’échantillonnage ponctuel Mesure de la contamination à un instant t  Manque de représentativité temporelle Limites Effets biologiques induits par les pesticides ?  Impact?

Effets biologiques induits par les pesticides ?  Impact? Contexte et objectifs Diagnostic de la contamination en pesticides d’un cours d’eau // mesure de l’efficacité de plans d’action Analyses chimiques via une stratégie d’échantillonnage ponctuel Mesure de la contamination à un instant t  Manque de représentativité temporelle Limites Effets biologiques induits par les pesticides ?  Impact?

Au total, analyse semi-quantitative sur 49 pesticides (28H, 9F et 12I) Description des outils : l’échantillonnage passif  p-SBSE Phase réceptrice : PDMS Echantillonne des molécules hydrophobes à moyennement hydrophiles Pas de membrane : intégration rapide de la contamination (1 semaine), outil réactif : capte des pics fugaces 20 pesticides recherchés, 10H, 5F, 5I  POCIS Phase réceptrice : HLB Echantillonne une majorité de molécules hydrophiles Membrane : intégration de la contamination de 2 à 4 semaines 41 pesticides recherchés, 26H, 8F, 7I Au total, analyse semi-quantitative sur 49 pesticides (28H, 9F et 12I)

Description des outils : bio-indicateurs Etudes des communautés autochtones Gammares encagés Approche non spécifique Dégradation de litières végétales - Approche spécifique « polluants » Taux d’alimentation Approche spécifique « pesticides » Tests de toxicité biofilms phototrophes (PICT) Herbicides Mesure de l’activité de l’AChE Insecticides

Description des outils : bio-indicateurs Etudes des communautés autochtones Gammares encagés Approche non spécifique Dégradation de litières végétales - Approche spécifique « polluants » Taux d’alimentation Approche spécifique « pesticides » Tests de toxicité biofilms phototrophes (PICT) Herbicides Mesure de l’activité de l’AChE Insecticides

Description des outils : Test de toxicité sur les biofilms phototrophes Immersion de lames de verre (4 semaines) pour colonisation des biofilms naturels Algues (diatomées) Cyanobactéries Bactéries/Champignons Herbicides PICT (Pollution Induced Community tolerance) = des biofilms chroniquement exposés dans le milieu à un toxique s’adaptent et deviennent plus tolérants Réalisation de tests de toxicité aigüs avec un herbicide « modèle » : Etude de la réponse d’un paramètre sensible (photosynthèse, croissance, …) en fonction d’un gradient de concentration Lien entre niveau de sensibilité et exposition préalable au toxique (ou à des toxiques présentant le même mode d’action)

Description des outils : Encagement de gammares (monitoring actif) Monitoring actif : transplantation d’organismes non autochtones Calibration des organismes : une seule espèce (Gammarus fossarum), individus mâles, d’une seule population Mesure de l’activité de l’acéthylcholine-estérase AChE - Enzyme régulateur du neurotransmetteur ACh - Réponse spécifique aux insecticides inhibiteurs (organoP et carbamates) - Valeurs obtenues comparées aux valeurs attendues hors contamination (référentiel)  Inhibition (ou non) de l’activité AChE

Déploiement des outils en juin 2014 Sites d’étude BV de l’Ardières : Beaujolais / Viticulture Fongicides, Insecticides 3 points de suivi de l’amont vers l’aval BV de la Coise: Monts du Lyonnais/ élevage – céréales Herbicides 1 point de suivi sur la Coise, 2 points sur des sous BV Déploiement des outils en juin 2014

Quelques résultats…

Différenciation temporelle par échantillonnage passif : Coise Orzon  Contamination herbicides maïs en semaine 3 : métolachlore, diméthanamide et acétochlore (non détecté par échantillonnage ponctuel) Source : DREAL Rhone Alpes

Ardières : échantillonnage passif vs échantillonnage « classique » Châtillon   Montmay Pizay Suivi ponctuel hebdomadaire + prélèvement automatique moyenné au temps sur Pizay  Exemple des insecticides organo-phosphorés Détecté à plus haute fréquence par p-SBSE Intérêt de la p-SBSE pour détecter les insecticides organo-phosphorés

Impact des insecticides sur l’AChE : Ardières p-SBSE insecticides Châtillon   Montmay Pizay

Impact des insecticides sur l’AChE : Ardières p-SBSE insecticides Châtillon   Montmay Pizay Valeurs de ref Neurotoxicité uniquement à Pizay Cohérence entre échantillonnage passif et outil biologique 5% Résultats AChE sur gammares encagés (1 semaine d’exposition)

Impact des insecticides sur l’AChE : Coise Résultats AChE sur gammares encagés (1 semaine d’exposition) Pas d’organophosphorés détectés, un carbamate (carbaryl) sur l’Orzon (en très faible quantité)  Pas de neurotoxicité sur les 4 semaines Valeurs de ref Bilaise Coise Orzon

Données POCIS (ng/L) : Augmentation du diuron d’amont en aval Impact des herbicides sur les biofilms phototrophes : Ardières Données POCIS (ng/L) : Augmentation du diuron d’amont en aval  Augmentation de la tolérance des biofilms à cet herbicide ? Etudes antérieures : acquisition de tolérance des communautés vis-à-vis du diuron

Données POCIS (ng/L) : Augmentation du diuron d’amont en aval Impact des herbicides sur les biofilms phototrophes : Ardières Données POCIS (ng/L) : Augmentation du diuron d’amont en aval  Augmentation de la tolérance des biofilms à cet herbicide ? Etudes antérieures : acquisition de tolérance des communautés vis-à-vis du diuron PICT Diuron (rendement photosynthétique) (µg/L) Pas de différence significative entre les 3 stations  Concentrations en diuron dans l’Ardières devenues trop faibles pour induire une adaptation des communautés dans les zones impactées

Forte concentration en acétochlore sur l’Orzon Impact des herbicides sur les biofilms phototrophes : Coise Forte concentration en acétochlore sur l’Orzon  Augmentation de la tolérance des biofilms à cet herbicide ?

Forte concentration en acétochlore sur l’Orzon Impact des herbicides sur les biofilms phototrophes : Coise Forte concentration en acétochlore sur l’Orzon  Augmentation de la tolérance des biofilms à cet herbicide ? Augmentation du niveau de tolérance à l’acétochlore  Adaptation suite à l’exposition chronique à l’acétochlore … et/ou cotolérance au métolachlore? Dose (mg/L) Fluorescence (% control) BIL ORZ COI PICT Acétochlore (croissance 48h)

Conclusion / Perspectives Discrimination de typologie de pression (contextes polyculture/ viticulture) Discrimination de gradients spatiaux (amont-aval, hiérarchisation de SBV) Réactivité / intégration temporelle de l’effet des crues Apport vis-à-vis des suivis ponctuels pour l’appui au diagnostic et à l’évaluation d’actions correctives : - Caractère intégratif (concentration plus représentative, piégeage de SA « fugaces ») - Information sur l’impact biologique (outil gammares opérationnel, encore des développements requis pour les communautés microbiennes) Perspectives 2015 : - Consolidation des résultats sur les mêmes BV + un nouveau site de grandes cultures céréalières, - Rédaction d’un guide opérationnel A plus long terme : - Elargir la gamme des substances recherchées (dont métabolites) (apport de l’analyse non ciblée ?) - Compléter les outils biologiques (gamme d’impacts, effets long terme)

Remerciements Equipe EMHA : Motte B., Volat B., Rosy C. Equipe Ecotox : Noury P., Quéau H. Equipe CARMA : Moreira A., Gery K. Equipe POLLDIFF: Liger L., Le Hénaff G. Equipe LAMA : Martin A., Assoumani A., Guillemain C., laboratoires majeurs et métaux Syndicats de rivières : SMRB, SIMA Coise