Etude bibliographique sur les bio-indicateurs et biomarqueurs des effets des perturbations des ecosystèmes par les pesticides

Royaume du Maroc Institut Agronomique Et Vétérinaire Hassan II Complexe Horticole d'Agadir

MEMOIRE

Pour l'obtention du diplôme de 3^ème Cycle d'ingénieur agronome

Option : Acridologie
4ème promotion

MODELE DE SURVEILLANCE BIOLOGIQUE ET ECOLOGIQUE

ET BIO - MARQUEURS DES EFFETS DES PERTURBATIONS

ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES BIO - INDICATEURS

DES ECOSYSTEMES PAR LES PESTICIDES

DE LA QUALITE DE L'ENVIRONNEMENT

EN LUTTE ANTIACRIDIENNE

Présenté et soutenu publiquement par :
KAYALTO MATHIAS
Devant le jury composé de :

Pr.Ahmed Mazih (IAV Hassan II-CHA) Président

Dr. Said Ghaout (CNLAA) Rapporteur

Dr. Jamal Chihrane (CNLAA) Examinateur

Dr. Abdelghani Bouaichi (CNLAA) Encadrant

Septembre 2011

Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II - Complexe Horticole d'Agadir - B.P :18/S - Agadir,
Maroc. Tél : [phone] / 24 10 06 - Fax : [phone] -

DÉDICACES

Je dédie ce travail

A ma chère famille.

J'ai l'honneur d'exprimer mon immense amour, ma sincere
reconnaissance pour tous les sacrifices consentis à mon égard pour cette
réussite. Je leur dis tout simplement « Merci pour votre soutien et votre
amour ».

Je pense à mon frere Hilkissa et ma soeur Danrhé Amboulmato qui nous
ont quittés avant le temps.

Je consacre aussi ce travail à ma très chère épouse Temengdi Mahamat Madeleine et mes enfants Aby Lah-saal, Dina-grâce, Annia Ge-Kwadda et Marina Mallet Thoma. Ce travail est le témoignage de mon amour inconditionnel et de mon affection que je vous porte. Je vous souhaite tous le succès et le bonheur.

A tous les étudiants du Complexe Horticole d'Agadir.
A tous mes amis et étudiants en Acridologie de l'I.A.V Hassan II.

A tous ceux qui me sont chers.

REMERCIEMENTS

A l'issue de ce travail, je tiens tout particulièrement à remercier sincèrement le Directeur du CNLAA Saïd GHAOUT pour avoir accepté de superviser ce travail. Je tiens également à remercier vivement le Docteur Abdelghani BOUAICHI, responsable de la Recherche et de la Formation au Centre Nationale de Lutte Antiacridienne d'Agadir (CNLAA), pour toute l'attention et le soin à ce travail de fin d'étude. Je lui suis très reconnaissant pour sa disponibilité, sa bienveillance et son soutien permanent, et d'avoir prété un intérét constant à toutes les étapes du déroulement de ma formation. Ma gratitude et ma reconnaissance vont à toutes les personnes du CNLAA pour toute aide et conseils constructifs pendant cette formation.

Mes sincères remerciements vont au Professeur Ahmed MAZIH, enseignant-chercheur à l'Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II, Complexe Horticole d'Agadir pour avoir soutenu ma candidature pour cette formation.

Mes chaleureux remerciements vont également au Consultant International en Ecotoxicologie Harold VAN DER Valk pour ses conseils ainsi que sa contribution dans l'identification de ce pertinent thème.

Je voudrais bien remercier avec toutes mes énergies,

- La CLCPRO d'avoir retenu ma candidature pour la formation en Acridologie

- La France qui, à travers le Fonds de Solidarité Prioritaire (FSP) m'a octroyé cette bourse. - L'Ambassade de la France au Maroc qui a su coordonner toutes mes affaires.

académiques et a toujours veillé que rien ne me manque pour cette formation.

- L'ambassade de la France au Tchad pour avoir accepté de légaliser et transmettre mes

dossiers à l'EGIDE pour le financement.

- L'EGIDE qui a su bien gérer ma bourse.

Je voudrais spécialement remercier aussi les personnes suivantes pour les efforts consentis en mon égard pour cette prestigieuse formation en Acridologie à IAV-CHA :

- Monsieur Dominique MENON pour le suivi de toutes les étapes de financement de ma formation.

- Monsieur Alhoussain BENCHATER de l'habilité avec laquelle il a géré mes problèmes académiques.

- Madame Isabelle MEKDOUD pour sa prompte réaction à chaque fois qu'elle a été sollicitée.

- Je remercie aussi tous les membres du jury et les amis qui n'ont ménagé pas leur temps pour assister à ma soutenance.

Enfin je remercie vivement toute personne ayant contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail.

Acronymes

AChE	Acétylcholine Estérase
ADEME	Agence de l'Eau et de la Maîtrise de l'Energie
AFSSA	Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments
BE	Bioévaluation
BI	Bioindicateur
BM	Biomarqueur
BMo	Biomonitoring
CILSS	Comité Inter Etats de Lutte contre la Sécheresse dans le Sahel
CL50	Concentration Létale
CLCPRO	Commission de Lutte contre le Criquet Pèlerin dans la Région Occidentale
CNLAA	Centre National de Lutte Antiacridienne, Maroc
CP	Cellule Permanente
CSAO	Club du Sahel et de l'Afrique de l'Ouest
DL50	Dose Létale
DT50	Demi-vie d'un produit
FAO	Organisation des Nations Unies pour l'Alimentation et l'Agriculture
GCP :	Groupe Consultatif FAO sur les pesticides
GTTE /CIPEL	Groupe et Travail Tests Ecologiques de la Commission International pour la Protection des Eaux de Léman
IE	Indicateur écologique
IR	Indice de risque
ITAB	Institut Technique de l'Agriculture Biologique.
LFDA	Fondation Ligue Française des Droits de l'Animal
MEE	Ministère de l'Environnement et de l'Eau
MERH	Ministère de l'Environnement et des Ressources Halieutiques.
PPDB	Pesticide Properties Data Base
RAP	Réseau d'Avertissement Phytosanitaire
ROC	Ligue pour la Préservation de la Faune sauvage et de la Défense des Non-Chasseurs
SSA	Service de Sécurité Alimentaire
UICN	Alliance Mondiale pour la Nature
UE	Union Européenne
UN	Univers-Nature : Portail Environnement, Nature -- écologie sur Internet

Résumé

Jusqu'à la fin des années 1980, la surveillance de l'environnement reposait sur des méthodes de chimie conventionnelle plus ou moins sensibles, conduisant d'une manière générale à l'évaluation des concentrations des substances chimiques considérées comme dangereuses dans l'eau, les sédiments et les organismes qui peuplent les écosystèmes. Ainsi, le concept de la biosurveillance, reposant sur l'étude de la réponse biologique des êtres vivants aux substances dangereuses, répond justement aux lacunes de cette chimie conventionnelle. En effet, l'analyse des effets biologiques des pesticides utilisés en lutte antiacridienne déversés intentionnellement ou accidentellement dans le milieu naturel peut servir d'indicateur de contamination ou de pollution dans le règne animal et végétal et permet la mise en évidence précoce la contamination des écosystèmes. Pratiquement, il a donc été démontré qu'un organisme qui évolue dans un milieu qui a reçu des pesticides, est sujet à un syndrome de stress (voir figure 13) qu'il est possible d'identifier et de quantifier à l'aide d'analyses biologiques. En conséquence, le développement de la bioindication ouvre la voie à une surveillance plus large et écologique intégrant les effets des pesticides (polluants) sur l'environnement grace à des organismes vivants (bioindicateurs - biomarqueurs). Les bioindicateurs peuvent être utilisés dans des programmes de surveillance des milieux pour :

1. Emettre des signaux précoces des problèmes environnementaux ;

2. Identifier les relations de cause à effet entre les facteurs d'altération et les effets biologiques ;

3. Evaluer l'état de stress global de l'environnement à travers différentes réponses d'organismes indicateurs ;

4. Evaluer l'efficacité de mesures réparatrices sur la santé des systèmes biologiques. A la marge de cette étude, une approche a été faite pour construire un modèle de suivi biologique en lutte antiacridienne (cas des abeilles), basé essentiellement sur une comparaison des données de terrain avec les valeurs des bases de données scientifiques. Les objectifs spécifiques visés par la bioindication des pesticides de lutte antiacridienne avec les abeilles est de disposer d'un système de biosurveillance efficace des intoxications afin d'identifier les risques potentiels de l'empoisonnement et de déterminer le degré de la contamination de l'environnement.

Mots dlés: Criquet, pesticides, bioévaluation, bioindicateurs, biomarqueurs, écotoxicologie

Abstract

Until the late 1980s, the environmental monitoring based on conventional chemistry methods more or less sensitive, leading to a general assessment of concentrations of chemicals considered hazardous, water, sediments and organisms that inhabit the ecosystem. Thus, the concept of biomonitoring based on the study of the biological response of living beings to hazardous substances, offers just the shortcomings of conventional chemistry. Indeed, analysis of the biological effects of pesticides used for locust control intentionally or accidentally discharged into the environment can serve as an indicator of contamination or pollution (bioindicators, biomarkers) in the animal and plant reign and allows the detection early contamination of ecosystems. In practice, it has been shown that a body moving in a medium having received pesticide is subject to a stress syndrome that can be identified and quantified by means of laboratory tests. Therefore, the development of bioindication paves the way for a broader monitoring and integrating the ecological effects on the environment by living organisms (bioindicators - biomarkers). Thus bioindicators are used in environment monitoring programs for:

1. To issue early warnings of environmental problems,

2. Identify causal relationships between the factors of weathering and biological effects,

3. Assessing the overall state of stress the environment through different responses of indicator organisms,

4. Evaluate the effectiveness of remedial measures on the health of biological systems.

In light of this study, an approach was made to build up a model for biological monitoring in locust control using honney bees as bioindicator, based mainly on a comparison of field and proprieties database values. The main objectives of the bioindication of locust control pesticides using honney bees is to have an effective biomonitoring system in order to identify the potential risk of poisoning and to determine the degree of contamination of the environment.

Keywords: Locust, pesticides, bioassessment, bioindicators, biomarkers, ecotoxicology.

Sommaire

DÉDICACES ii

REMERCIEMENTS iii

Acronymes v

Résumé vi

Abstract vii

Sommaire viii

Figures x

Tableaux xi

Introduction Générale 1

1. Contexte et Justification du thème 2

2. Objectifs de l'Etude 2

3. Axes de recherche 3

Chapitre I. Présentation Générale du Tchad 4

1.1. Situation Géographique 4

1.2. Les caractéristiques économiques du Tchad 7

1.2.1. L'Agriculture 7

1.2.2. L'Elevage 7

1.2.3. Les ressources halieutiques 7

1.2.4. Les ressources forestières 7

1.2.5. Les ressources fauniques 8

1.2.6. Les ressources en eau 9

1.3. Les écosystèmes du Tchad 9

1.3.1. Caractéristiques des écosystèmes au Tchad 9

1.4. Structure et fonction des écosystèmes . 12

1.5. Zones Protégées. 14

1.6. Principales contraintes environnementales 16

Chapitre II. Pollution des écosystèmes 17

2.1. Contexte et prise de conscience 17

2.2. Notion de pollution/contamination 17

2.3. Voies de contamination des écosystèmes 18

3.3. Ecotoxicologie 18

2.5. Les pesticides utilisés dans la lutte antiacridienne 18

2.5.1. Définition 18

2.5.2. La problématique d'utilisation des pesticides. 18

2.5.3. Caractéristiques physico-chimiques 21

2.5.4. Caractóistiques toxicologique et écotoxicologique 22

2.5.5. Dispersion des pesticides dans l'environnement 23

Chapitre III : La Bioindication (les bioindicateurs - Biomarqueurs) 25

3.1. Approche Scientifique 25

3.2. Conception et utilisation des outils biologiques 26

3.3. Les Bioindicateurs (BI) 28

3.4. Utilité des bioindicateurs 29

3.5. Caractéristiques des bioindicateurs 29

3.6. Notion du réseau trophique 30

3.7. Bioaccumulation 31

3.8. Bioamplification ou biomagnification 31

3.9. La Bioévaluation 32

3.10. Indicateurs biologiques de la qualité des milieux terrestres 33

3.10.1. Les invertébrés indicateurs de la qualité des milieux terrestres 33

- Les Annélides 33

- Les Crustacés isopodes 34

- Les acariens 34

3.10.4. Les petits mammifères (Rats, Souris, Musaraignes etc.) 37

3.11. Les Bioindicateurs des milieux aquatiques 37

3.11.1. Les invertébrés aquatiques 37

3.12. Biomarqueurs 39

3.12.1. Utilité des biomarqueurs 39

3.12.2. Caractéristiques des biomarqueurs 39

3.12.3. Biomarqueurs d'exposition ou de défense 41

3.12.4. Les méthodes de détection des biomarqueurs 42

3.12.5. Les biomarqueurs de défense (d'exposition) 43

- Les cholinestérases 43

- Stabilité de la membrane lysosomale 43

- Vitellogénine (action féminisante sur l'organisme) 44

Chapitre IV. Modèle de surveillance biologique de l'environnement acridien : l'Abeille comme
Bioindication 44

4.1. Importance des abeilles 44

4.2. Effets des pesticides sur les abeilles 45

4.3. Abeille et bioindication 46

4.3.1. Modèle d'une surveillance écologique 46

4.3.2. Méthodologie adaptée 47

4.3.3. Evaluation des effets des pesticides sur les abeilles 47

4.3.4. Analyse du risque à travers le danger 48

4.3.5. Calcul du danger (D) 49

4.3.6. Calcul de l'Exposition (E) 49

4.3.7. Indicateur de Risque Environnemental (IRE) 49

4.3.8. Caractérisation du Risque 51

Perspectives . 52

Conclusion 52

Bibliographie . 54

Annexes 59

Figures

Figure 1 : Carte de la couverture vegetale au Tchad 5

Figure 2 : legende de la carte de la repartition du couvert vegetal sur le territoire national 5

Figure 3 : Exemple de la longueur de la periode de croissance vegetale au Tchad 6

Figure 4 : Legende de longueur de la periode de croissance vegetale 6

Figure 5 : carte des zones ecologique au Tchad 9

Figure 6 : legende de la Carte des zones ecologiques au Tchad 10

Figure 7 : Exemple des relations dans un Ecosystème 13

Figure 8 : Altération de l'écosyst~me par les insecticides 13

Figure 9 : a) carte de localisation des zones ecologiquement sensibles b) carte localisation des zones protegees au

Tchad 15

Figure 10: carte de contraintes environnementales au Tchad 16

Figure 11 : Distribution des contraintes environnementales sur l'ensemble du territoire Tchadien 16

Figure 12 : Principe général d'évaluation de Risque . 19

Figure 13 Schema de differents Types d'Approche d'Evaluation de la Qualite d'un Milieu 27
Figure 14 : réponse à la contamination et autres facteurs de stress d'un organisme indicateur au niveau de la

population 28

Figure 15 : Conception de l'outil de Bioevaluation 29

Figure 16 : exemple d'un réseau trophique . 31

Figure 17 : schéma d'évaluation biologique 32

Figure 18 : Exemple de Differents biomarqueurs 41

Tableaux

Tableau 1 : Principaux groupes taxonomiques endémiques au Tchad 8

Tableau 2 : différents Bioindicateurs 30

Tableau 3 : les invertébrés sensibles aux pesticides 38

Tableau 4 : Quelques Méthodes de Mesures de Détection de contamination 42

Tableau 5 : Exemple de contamination par différents pesticides 60
Tableau 6: Caractéristiques toxicologique et écotoxicologique des Pesticides Utilisés dans la Lutte Antiacridienne.

61

Tableau 7: Classification des Pesticides selon leur Toxicité. 62

Tableau 8: Caractéristiques Physico-chimiques des Pesticides Utilisés en Lutte Antiacridienne. 63

Tableau 9: Devenir des Pesticides dans les milieux aquatiques et les milieux terrestres. 65

Tableau 10: les pesticides reflétant le danger pour des organismes non cibles 67

Introduction Générale

L'environnement constitue l'un des facteurs importants de l'état de santé des écosystèmes et des populations qui y habitent. Dans ce contexte, l'homme et le milieu naturel sont indissociables. Dans la nature, de nombreux événements peuvent surgir par conséquent perturber l'équilibre dans lequel est établi un milieu naturel et ainsi affecter la santé des populations. Les pesticides employés dans la lutte antiacridienne peuvent altérer le fonctionnement de divers écosystèmes ou agir indirectement par l'intermédiaire des constituants de la chaîne alimentaire. Par le processus de la biodisponibilité, les pesticides peuvent agir sur le métabolisme et devenir une source agressive pour la sante de populations et de l'environnement. Depuis une cinquantaine d'années, les phénomènes de pollution ou contamination ont pris une importance de plus en plus grande aux plans environnementaux, sanitaires, économiques et politiques. Dans l'environnement, les produits chimiques polluants ou contaminants entraînent des perturbations au niveau des êtres vivants (faune et flore) et des compartiments abiotiques fondamentaux (eau, sol, atmosphère...) des milieux. C'est depuis 1968 que Rachel Carson a évoqué les effets biologiques des perturbations que peuvent susciter les produits chimiques. Dans son livre " Printemps Silencieux " elle publiait que certains insectes sont devenus résistants (capables d'accumuler) aux produits chimiques alors que leurs ennemis naturels, par exemple les oiseaux sont tués par les concentrations auxquelles ils sont exposés (Berryman, 2002). Par méconnaissance ou par manque des études approfondies, on avait considéré que l'utilisation des produits chimiques luttant contre les ravageurs se résumait à la relation "insecticides - ravageurs et quelques effets secondaires ". Malheureusement, nous savons maintenant que ce n'est pas tout à fait le cas. Cette relation est en réalité " insecticides + ensemble de l'écosystème " (Ramade, 1991). Au moment des traitements (pulvérisation), les pesticides tombés dans le sol ou dans l'eau ne tuent pas seulement les insectes ravageurs ciblés mais éliminent également les insectes utiles et bénéfiques à l'homme. Ainsi, les produits chimiques peuvent avoir des conséquences considérables sur les écosystèmes. La contamination des écosystèmes par les pesticides n'affectent pas seulement l'ensemble des compartiments des milieux traités, par exemple les zones des cultures ou de pâturages protégées mais aussi dans certains cas, les zones situées au-delà des zones d'épandage (zones écologiquement sensibles ou zones protégées) par traitement direct ou indirect (déversement accidentels, distribution etc.).

Il est à noter que si l'analyse directe des substances émises dans l'environnement ; bien que cela soit indispensable pour fournir des données physico-chimiques quantifiées, ne permet pas de déterminer l'impact sur le milieu vivant d'où la recherche des moyens de surveillance biologique (biosurveillance) des effets des substances chimiques émises dans l'eau, le sol, la végétation et l'atmosphère ainsi que dans les écosystèmes environnants. Ainsi le recours aux organismes vivants présente l'intérêt d'observer la vie sous ses différentes formes et permet de servir, dans les conditions de perturbation de signal d'alarme. Le développement de la bioindication ouvre ainsi la voie à une surveillance plus large et écologique intégrant les effets sur l'environnement grace à des organismes capables d'indiquer par leur présence ou absence l'état de santé de l'environnement.

1. Contexte et Justification du thème

La stratégie d'évaluation d'impact environnemental repose essentiellement sur deux approches scientifiques : i) l'étude écotoxicologique des indicateurs biologiques et ii) les caractéristiques physico-chimiques des pesticides. Les indicateurs biologiques animal ou végétal se révèlent comme des éléments de mesure des perturbations ou modification que subissent les écosystèmes et fournissement des renseignements sur leur état de santé. La connaissance des composantes biologiques et écologiques des écosystèmes naturels où vit le Criquet pèlerin et leur fonctionnement ainsi que le développement des indicateurs biologiques sont nécessaires pour appréhender les modifications et/ou des perturbations que peuvent subir ses écosystèmes lors des campagnes de traitement.

2. Objectifs de l'Etude

La présente recherche est une revue bibliographique sur les bioindicateurs et les biomarqueurs ; elle se fixe comme objectif de compiler des informations sur les organismes vivants pouvant être utilisés en lutte antiacridienne pour évaluer la qualité des composantes de l'environnement ou d'un milieu exposé lors des opérations de traitements. Les objectifs spécifiques visés par la présente étude est de disposer d'un système de biosurveillance efficace des intoxications chimiques aiguës et chroniques en lutte antiacridienne en particulier pour lequel une base de données représenterait une source d'informations utiles pour la préservation de l'environnement.

3. Axes de recherche

Trois axes de recherches sont alors à développer dans la présente étude documentaire :

1. Connaissance des composantes biologiques, écologiques et fonctionnelles des écosystèmes naturels où vit le Criquet pèlerin dans les conditions du Sahel ;

2. Présentation d'un état des lieux des différents indicateurs biologiques (des milieux terrestres et aquatiques) utilisés en lutte antiacridienne;

3. Elaborer un système de surveillance efficace des intoxications chimiques aigues et chroniques pour lequel une base de données représenterait une source d'informations précieuses.

Chapitre I. Présentation Générale du Tchad

1.1. Situation Géographique

La république du Tchad est un état enclavé de l'Afrique sahélienne, situé entre les 07° et 24° de latitude Nord et entre les 13° et 24° de longitude Est. Il a une superficie de 1 284 000 Km² pour une population estimée à 12.5 millions d'habitants. Le Tchad a des frontières communes avec la Libye au Nord, le Soudan à l'Est, la république Centrafricaine au Sud, le Cameroun, le Nigéria et le Niger à l'Est. Le Tchad présente un climat continental chaud et sec qui se distingue par trois grandes zones climato-écologiques avec un passage progressif du sud au Nord d'un climat semi-humide à un climat désertique. On rencontre donc : i) La zone saharienne au Nord du pays où le climat est désertique. Il est caractérisé par une faible pluviométrie annuelle de moins de 200 mm, une température élevée et de faibles valeurs d'humidité de l'air. La température maximale moyenne la plus élevée est de l'ordre de 47°C et s'observe en avril. La zone est marquée par d'intensité des vents du Nord - Est (Hamattan) qui soufflent pratiquement tout le long de l'année et très violemment en hiver (décembre - mars). Cette zone est peu propice à l'agriculture mais on pratique l'élevage des camelins et des ovins ; ii) La zone sahélienne au centre où les précipitations sont comprises entre 300 et 600 mm et entre 600 et 900 mm en année de bonne pluviométrie et constitue la zone Sahélosoudanienne (MEE, 2002). L'agriculture y est pratiquée mais elle constitue une zone d'élevage par excellence ; iii) La zone tropicale ou soudano-guinéenne au Sud reçoit plus de 900 mm de pluies par an. On y distingue deux saisons essentielles : la saison sèche de novembre à mai et la saison pluvieuse de mai à novembre (voir figures 1, 2, 3 et 4). C'est le vrai domaine de l'agriculture vivrière et de rente (Coton, arachide etc.) (CSAO-CILSS, 2008).

Figure 1 : Carte de la couverture végétale au Tchad

Couverture terrestre
	Terres développés (fertiles)
	Terres humides des cultures et des pâturages
	Terres cultivables en irrigation
	Terres cultivées / prairies
	Terres cultivables
	Prairies
	Plaines
	Prairies
	Savanes

Figure 2 : légende de la carte de la répartition du couvert végétal sur le territoire national Source : Les bases de données sur la couverture terrestre sont issues de l'Université du

Maryland et du fichier Couverture terrestre mondiale contenu dans la base de données caractéristiques des terres mondiales, qui a été élaborée par le Centre de données EROS rattaché au Service géologique des États-Unis.

http://www.geog.umd.edu/landcover/global-cover.html page visitée le 07 09 2011.

Figure 3 : Exemple de la longueur de la période de croissance végétale au Tchad

Longueur de la période de croissance	Nombre de jours
	0
	1 - 29
	30 - 59
	90 - 119
	90 - 119
	120 - 149
	150 - 179
	180 - 209
	210 - 239
	240 - 269
	270 - 299

Figure 4 : Légende de longueur de la période de croissance végétale

Source : http://www.fao.org/countryprofiles/index.asp?lang=fr&iso3=TCD&subj=2 page consulté le 17 09 2011

1.2. Les caractéristiques économiques du Tchad

L'économie nationale est avant tout rurale, fortement dépendante des ressources naturelles, assez peu diversifiée et repose essentiellement sur l'agriculture et l'élevage, activités qui concernent 80% de la population (C P, 2006). Selon les chiffres les plus récents, les productions agro-sylvo-pastorales et pêche, prises globalement, participeraient pour environ 40% au PIB. Au niveau des recettes d'exportation, la contribution agro-pastorale serait la seconde (après le pétrole), avec le coton, les productions animales (25%) et la gomme arabique (7%). L'Economie du Tchad est pour le moment basée essentiellement sur le secteur primaire : Agriculture, l'élevage et l'exploitation des ressources naturelles.

1.2.1. L'Agriculture

Environ 3/4 de la population tchadienne tire sa subsistance de l'agriculture qui contribue pour 40% du revenu national et représente 50% du volume des exportations. Le Tchad compte plus de 39 millions d'hectares de terres arables (soit 30% du territoire national) dont 5,6 millions irrigables ; d'importantes ressources en eaux souterraines et de surface.

1.2.2. L'Elevage

Le Tchad est un pays à vocation pastorale. Cette activité occupe plus de la moitié du territoire national. Le système pastoral se base sur l'exploitation quasi exclusive des parcours et comprend le nomadisme et la transhumance. Le Cheptel du Tchad (bovins, ovins, caprins, camelins et asins) a été évalué en 2006 à 17,7 millions de tête (MEE, 2002).

1.2.3. Les ressources halieutiques

Le Tchad est l'un des pays du sahel qui pratique la pêche comme activité économique. Des récentes études menées par la Direction de la péche et de l'aquaculture évaluent le potentiel de production du complexe hydrographique à prés de 288 000 de tonnes/an selon la pluviométrie. Les recettes de cette exploitation se chiffrent à 46,4 milliards de francs CFA par an (soit 116 250 000 $ par an). Selon les mêmes sources, 44% de la production totale est destinée à l'exploitation).

1.2.4. Les ressources forestières

Selon les sources disponibles, le Tchad compte entre 16 à 31 millions d'hectares de superficie de forêts (forêts galeries, forêts claires, savanes boisées, formations arborées et formations arbustives). Ces ressources forestières sont victimes de graves dégradations dues aux effets conjugués du climat et les activités anthropologiques (Ndotam, 2005).

1.2.5. Les ressources fauniques

Selon des inventaires non-exhaustifs dont dispose le Tchad, la faune autochtone est très riche et diversifiée. Cette faune se rapporte essentiellement aux grands et petits mammifères généralement herbivores, insectivores et granivores. La diversité faunique comprendrait 722 espèces d'animaux (sauvages et domestiques) sans compter le groupe des insectes qui semble plus riche en diversité spécifique. De méme le pays présente un intérét ornithologique d'où on rencontre de nombreux oiseaux des milieux humides (grues couronnées, chevaliers combattants, les pilets, les sarcelles). On trouve aussi les autruches, les outardes et les faucons. Le groupe de reptiles les plus connus au Tchad est constitué essentiellement des crocodiles du Nil, des varans du Nil, le Phyton sebae. Trois espèces des tortues telles que la tortue sillonnée, le Tronyx du Sénégal et de Nubie. Le Tchad dispose de deux parcs nationaux (parc de Zakouma et parc de Manda) et de sept réserves de faunes. La faune la mieux connue est composée de mammifères (131 espèces), d'oiseaux (532 espèces), de reptiles et des poissons. La plupart de ces espèces sont endémiques (voir tableau 4.) (Ndotam, 2005). La faune piscicole compte environ 136 espèces de poissons réparties entre les bassins des fleuves Chari et Logone avec leurs plaines d'inondation, le Lac-Tchad et les Lacs intérieurs (Fitri, Léré et autres moins importants).

Tableau 1 : Principaux groupes taxonomiques endémiques au Tchad

Principaux groupes taxonomiques	Nombre d'espèces estimées		Espèces endémiques		Espèces endémiques menacées
	Sources internationale (UICN, 1989)	Etudes nationale (1997)	Sources internationales (UICN, 1989)	Etudes nationales (1989)	UICN (1989)
Mammifères	131	131	3	3	1
Oiseaux	496 à 500	-	1	1	1
Reptiles	5	5	1	-	1
Poissons	-	136	16	71
Flore	1600	4318	50		11

Source : (Ndotam, 2005)

1.2.6. Les ressources en eau

Le bassin tchadien couvre une superficie de 2,3 millions de km² subdivisé en bassins endoréiques secondaires dont le plus vaste est celui du Lac-Tchad (25 000 km²) alimenté par les fleuves Chari et le Logone. Le réseau des eaux de surface est donc constitué du Lac-Tchad et du fleuve des lacs secondaires (Fitri, Iro, Léré etc.) et des mares pérennes et temporaires. Les mares et les cours d'eau temporaires sont nombreux et contribuent à la recharge de la nappe souterraine dans la partie sahélienne où le biotope du Criquet pèlerin reçoit des conditions favorables à la survie de l'espèce (MERH, 2009). Les eaux souterraines sont constituées des bassins sédimentaires vastes et profondes dont les principaux sont la cuvette tchadienne, les formations du continental et terminal et les grés de Nubie. La superficie de l'aquifère plio-quaternaire est d'environ 360 000 km². Le volume d'eau renouvelable est estimé à 13 300 milliards de m³. L'alimentation des eaux souterraine se fait par percolation et infiltration d'une partie des pluies efficaces (MEE, 2004).

1.3. Les écosystèmes du Tchad

1.3.1. Caractéristiques des écosystèmes au Tchad

Au Tchad, les écosystèmes se partagent les trois grands domaines phytogéographiques ou bioclimatiques du pays à savoir les domaines saharien, sahélien et soudanien (voir figure 5a et b).

Figure 5 : carte des zones écologique au Tchad

Légende
		Formation arbustive
		Désert
		Eau
		Forêt tropicale humide
		Forêt tropicale sèche
		Montagne

Figure 6 : légende de la Carte des zones écologiques au Tchad

Source : http://www.fao.org/countryprofiles/index.asp?lang=fr&iso3=TCD&subj=2page consulté le 17 09 2011

1.3.1.1.Le domaine saharien

La zone saharienne couvre une superficie de 600 350 km² soit 48% de la superficie du pays. Elle est située entre le 16^ème et le 23^ème parallèle Nord. Son climat est compris entre les isohyètes 0-200 mm et est caractérisé par une faible pluviométrie où il tombe moins de 50 mm par an ce dernier temps. Ce qui limite considérablement le développement végétatif et partant la prolifération de la variabilité biologique. L'eau n'est présente que dans les lits des Oueds, des plaines d'épandage, des zones d'affleurement des nappes en saison des pluies. On y trouve aussi des lacs salés d'Ounianga.

Le caractère aride de cette zone limite la diversité biologique dans cette partie du pays. On rencontre des ligneux, des herbacées et des cultures dans les Oasis localisés dans les Talwegs rocailleux, les lits de generis ou Oueds, les dunes et les zone sableuses. Selon des études réalisées, on estime à 568 espèces herbeuses rencontrées dans cette zone (Tibesti) (voir figure 5a et b).

Parmi les espèces rencontrées on cite :

v' Espèces arborées naturelles : Acacia laeta, A. stenocarpa, A. seyal, A. raddiana, A. flava, Maerua crassifolia, Balanites aegyptiaca, Grewia tenax, Zizyfus mauritana, Salvadora persica, Hyphaeba thebaica, Tamarix articulata, Phoenix dactylifera.

1' Tapis Herbacé se rapporte aux : Panicum turgidum Ruella patula, Aerva persica,

Cenchrus biflorus, Gassypium sp, Echinicloa colona, Colocynthis vulgaris etc.

1' L'agro-système est constitué des principales cultures pratiquées dans les Oasis telles que le mil et le blé, les maraîchages (tomate, laitue, pastèque, carotte, ail, gombo pour l'alimentation des humains et la luzerne pour le fourrage). L'arboriculture est essentiellement dominée par les vignobles et les agrumes. C'est la zone qui abrite les aires grégarigènes du Criquet pèlerin et qui pendant les invasions acridiennes reçoivent d'importante quantité de pesticides (Temwa, 2010).

1.3.1.2.Le domaine sahélien

Cette zone est située entre les 12^ème et 16^ème parallèles Nord et couvre une superficie de 490 570 km². C'est la partie centrale du pays où les précipitations sont comprises entre 300 et 600 mm par an. Les ressources en eau sont dominées par les lacs suivants : Lac-Tchad, Lac Fitri et les fleuves tels que : le Chari et son affluent le Logone, le Batha et le Bahr Azoum. On y note aussi des mares temporaires (MEE, 2002). La végétation dans cette zone est caractérisée par :

1' La végétation ligneuse va du Nord au Sud et comprend les espèces suivantes : Maerua crassifolia, Acacia raddiana, Caparis dedidua, Balanites aegyptica, Leptadenia pyrotecnica. Un peu plus au sud, on trouve le Combretum glutinisuim, Scerocarpa birrea, Zizipus mauritiana, et plusieurs autres variétés ('A7a7ia.

1' La strate herbacée est dominée par les Aristida palluda, Cymbopogon proxidia, Panicum laetum, Aristida funiculata, Schoenefeldia gracilis Panicum turgidum, Eragrostis tremula etc.

1' L'agro-système est constitué des espèces cultivées telles que le maïs, le blé, le sorgho, le niébé, l'arachide, le sésame, les cultures horticoles et fruitières et les espèces forestières sont formées essentiellement des rôniers, gommiers, des cultures fourragères (luzerne) et des ressources aquatiques (algues bleues ou Spiruline plantensis) (MERH, 2004).

Cette zone est reconnue dans le cadre de la lutte antiacridienne comme une aire d'invasion et de reproduction du Criquet pèlerin.

1.3.1.3.Le domaine soudanien

La zone soudanienne ou zone tropicale est moins intéressante pour le Criquet pèlerin. C'est plutôt le domaine du Criquet migrateur africain et rarement le Criquet nomade.

Cette zone reçoit plus de 900 mm de pluie par an. On y distingue deux saisons bien distinctes : la saison sèche de novembre à mai et la saison pluvieuse de mai à novembre. C'est la zone la plus propice à l'agriculture (CSAO-CILSS, 2008).Globalement ce sont les deux premières zones qui concernent le Criquet pèlerin. Pendant les invasions du Criquet pèlerin, ces écosystèmes sont exposés aux pesticides utilisés dans la lutte antiacridienne et peuvent susciter des risques pour la faune et la flore terrestre et aquatique.

1.4.Structure et fonction des écosystèmes

Tout écosystème évolue de façon naturelle (sans aucune implication de l'homme dans son fonctionnement, mais il peut subir des modifications artificielles suite aux activités de l'homme. C'est malheureusement le cas observé depuis quelques siècles où des espèces animales et végétales ont complètement disparues et l'environnement (sol, air et eau) est pollué. A l'origine d'un écosystème il y a une interdépendance entre les êtres vivants. On rencontre des producteurs primaires (les végétaux autotrophes chlorophylliens) et ceux qui s'en nourrissent (les herbivores). Au fil du temps, de nouveaux êtres ont fait leur apparition dans la chaîne alimentaire : les carnivores créant alors un déséquilibre dans l'écosystème naturel. C'est grâce à cette diversité conflictuelle que les ressources des écosystèmes sont exploitées pour produire de la matière organique (voir figure 6). L'écosystème pourra être stable tant que la biomasse produite sera supérieure à la consommation par les herbivores. Il ne sera pas surexploité car il y aura une régulation naturelle (Maison de l'Alzaz, 2011). Malheureusement l'environnement peut courir le danger de l'usage abusif et intensif des pesticides employés dans l'agriculture et pour combattre les vecteurs des maladies. On note parmi ces pesticides les organochlorés, organophosphorés et les carbamates. En réalité, tout traitement est d'abord dirigé contre le ravageur ciblé mais les premiers êtres vivants à s'intoxiquer sont les producteurs primaires (les végétaux chlorophylliens) ensuite se passe le phénomène d'amplification - accumulation. Ce phénomène évolue en allant de degré en degré dans la chaîne alimentaire jusqu'au dernier maillon (les super-prédateurs : requins, oiseaux piscivores, poissons carnivores et l'homme) (Maison de l'Alzaz, 2011). Afin d'évaluer les effets de certains pesticides, il est nécessaire de tenir compte de certains paramètres importants comme: i) certaines substances ont des solvants organiques. Ceux-ci ont tendance à s'accumuler dans le corps de l'animal ; ii) la mortalité complémentaire peut s'avérer crucial pour une population donnée ; iii) la diversité des espèces est mise en relation avec la stabilité de l'écosystème dont l'étude des changements dans la diversité permet de déterminer le niveau de contamination ;

iv) L'adsorption des composantes du sol est un facteur décisif et contribue à la biodisponibilité et la dégradation des pesticides (Rombke et al., 2000).

Figure 7 : Exemple des relations dans un Ecosystème
Source : Maison de l'alzaz ou blog de l'écologie (2011)

Figure 8 : Altération de l'écosystème par les insecticides
Source : Lagadic et al., 1997

1.5. Zones Protégées

Dotée d'une importante richesse et d'une grande originalité faunistique et floristique liées à la diversité de ses milieux, le Tchad accueille de nombreuses espèces rares et protégées.

Les efforts en termes de conservation et de gestion sont déterminantes pour la préservation des espèces à valeur patrimoniale élevée. Le réseau des aires protégées est constitué des parcs nationaux, des réserves de faunes, de réserves de biosphère. Ces sites sont d'importants refuges pour une reproduction in-situ des espèces animales et végétales, en cas de perturbations naturelles ou sous l'action anthropique (pollution par les produits chimiques). Le Tchad dispose de 131 841 km² d'aires protégées dont : i) 4 140 km² de parcs nationaux ; ii) 110 800 km² de réserves de faunes ; iii) 1 950 km² réserve de biosphère ; iv) 14 931 km² de forêts classées. Cela vaut environ 10% du territoire national. Ainsi on note 10 aires protégées dont 2 parcs nationaux (parc national de Manda et parc national de Zakouma), 7 réserves de faune et une réserve de biosphère(les réserves de faune (réserve de faune de Binder-Léré ; réserve de faune de Siana ka-minia ; réserve de faune de Bahr Salamat ; réserve de faune d'Ouadi Rimé-Ouadi ; réserve de faune d'Aboutelfane ; Réserve de faune de Fada-Archei et Réserve de faune de Mandelia) et la réserve de biosphère du Lac-Fitri. En fin un site d'extension du réseau national d'aires protégées comprend 1 376 350 ha (Ndotam, 2005). Tous ces écosystèmes et aires protégées doivent faire l'objet d'une attention particulière lors des traitements contre le Criquet pèlerin. Pendant les préparatifs des opérations de lutte, il est nécessaire de déterminer quels groupes fauniques et floristiques ou quels mécanismes et fonctionnement des écosystèmes et les indicateurs biologiques sont les plus exposés. La connaissance des profils toxicologique et écotoxicologique des pesticides utilisés en lutte antiacridienne, les biotopes existants, la dose d'application et le mode d'action du produit peut mener à une surveillance écotoxicologique des écosystèmes. Elle concernera les espèces menacées d'extinction ou espèces rares dans le milieu. Le suivi écotoxicologique est nécessaire même si les espèces paraissent être abondantes dans un milieu après que le milieu soit exposé aux pesticides car les pesticides appliqués peuvent avoir des effets de perturbation que l'on n'a pas perçue avant dans les écosystèmes (Rombke et al., 2000).

Figure 9 : a) carte de localisation des zones écologiquement sensibles b) carte localisation des zones protégées au Tchad Source : (Leumbe, 2010).

1.6. Principales contraintes environnementales

La diversité biologique au Tchad est soumise à de fortes pressions. Les principales causes et menaces identifiées sont principalement : l'existence d'un contexte global défavorable à la conservation, la pression pastorale, le braconnage, la pêche illégale, la pression démographique, l'utilisation non durable des ressources naturelles ligneuses et/ou non ligneuses, les feux de brousse, l'aptitude des sols faible pour l'agriculture, les précipitations irrégulières et le risque de stress dû au froid, la dégradation des terres sévères et très sévères, la faible potentiel de production etc. (MERH, 2009) (voir figure 9 et 10).

Figure 10: carte de contraintes environnementales au Tchad

Contraintes environnementales
	Les zones sèches et/ou froides avec faible potentiel de production
	L'aptitude des sols faible
	Précipitations irrégulières et de risque de stress dû au froid
	les pentes raides et les montagnes
	Dégradation des terres sévères et très sévères
	Faible potentiel de production

Figure 11 : Distribution des contraintes environnementales sur l'ensemble du territoire
Tchadien

Source : http://www.fao.org/countryprofiles/index.asp?lang=fr&iso3=TCD&subj=2page

consulté le 17 09 2011

Chapitre II. Pollution des écosystèmes

2.1. Contexte et prise de conscience

Si les pesticides sont d'abord apparus bénéfiques, leurs effets secondaires nocifs ont été peu à peu mis en cause. Ces produits « nécessaires » pour protéger les cultures et pâturages se sont avérés très toxiques à différents degrés, après avoir été absorbés directement ou indirectement. Ceux-ci ont engendré des préoccupations du point de vue environnemental telles que : i) la dégradation des insecticides chimiques dans l'environnement et leurs effets toxicologiques sur les organismes non visés; ii) les effets à moyen et long terme des insecticides chimiques sur les organismes non visés et de façon plus générale sur la chaîne alimentaire ; iii) la persistance et la bioaccumulation des insecticides chimiques et de leurs produits de dégradation dans l'environnement.

2.2. Notion de pollution/contamination

Le terme pollution désigne l'introduction directe ou indirecte, par suite de l'activité humaine, de substances ou de chaleur dans l'air, l'eau ou le sol, susceptibles de porter atteinte à la santé humaine ou à la qualité des écosystèmes aquatiques ou des écosystèmes terrestres. La contamination atteint un niveau seuil où elle produit des dommages, des déséquilibres ou des effets nocifs et interfère avec le bien-être des organismes vivants" (UE, 2000). Une pollution peut être définie comme une "altération que subit la biosphère, en particulier d'ordre chimique et physique, et qui engendre des déséquilibres du fonctionnement à tous les niveaux". La définition du terme contamination fait intervenir la notion de normalité de la présence de substances dans un milieu donné. En 1965, le Conseil Scientifique de la Maison Blanche a défini la pollution comme `' une modification défavorable» du milieu naturel, qui apparait en totalité ou en partie comme un sous-produit de l'activité humaine, au travers d'effets directs ou indirects, altérant : i) les critères de répartition des flux d'énergie ; ii) Les niveaux de radiation de la constitution physico-chimique du milieu naturel iii) l'abondance des espèces vivantes (UE, 2000). Ces modifications peuvent affecter l'homme directement ou au travers de ressources agricoles, de l'eau, ou des ressources des autres produits biologiques. Elles peuvent aussi l'affecter en altérant les objets physiques, les possibilités récréatives du milieu ou en enlaidissant le milieu (Le Bras, 2007).

2.3. Voies de contamination des écosystèmes

Les pesticides peuvent pénétrer dans les écosystèmes au moment de la pulvérisation de différentes façons : i) émissions non désirées, involontaires ou accidentelles durant l'utilisation ou traitement (dérive) ; ii) émissions ciblées (application) de pesticides dans la lutte contre les ravageurs. En effet toute application de produit par pulvérisation conduit systématiquement à une contamination des surfaces traitées et les zones sensibles par la dérive ; les résidus secs ou humides des produits générés lors d'un traitement ou par volatilisation à partir des feuillages ou du sol, contribuent parfois au transport de substrat à des longues distances de l'endroit de traitement. (AFSSA ; 2008 et 2009).

3.3. Ecotoxicologie

Les effets biologiques des perturbations du milieu naturel ont fait surgir une nouvelle discipline qui permet d'identifier et lutter contre les pollutions du milieu naturel : l'éco- toxicologie (Le Bras, 2007). Vers les années 70, Truhaut (1975) évoquait la question d'un risque croissant pour la santé et l'environnement. Face aux effets liés aux produits chimiques, il relevait les besoins de connaissance et de recherche sur le devenir de ces produits chimiques dans l'environnement. C'est ainsi qu'en même temps, il donna une première définition de l'écotoxicologie qui est selon lui une sous discipline de la toxicologie médicale (Truhaut,1977). Pendant que la toxicologie se limite aux études des organismes, l'écotoxicologie s'occupe de la connaissance de l'impact des substances chimiques, physiques ou biologiques sur les individus, sur les populations et les écosystèmes entiers et aussi sur les équilibres dynamiques qui les caractérisent (Garric, 2009).

2.5. Les pesticides utilisés dans la lutte antiacridienne

2.5.1. Définition

Un pesticide est une substance qui est destinée ou sensée prévenir, détruire, repousser ou contrôler tout ravageur animal et toute maladie causée par des micro-organismes ou encore des mauvaises herbes indésirables (Bonland et al., 2007).

2.5.2. La problématique d'utilisation des pesticides.

Le recours aux pesticides pour lutter contre les Criquets peut engendrer des risques pour la santé humaine et environnementale. Ces risques sont liés aux types de pesticides utilisés, à la manière dont ils sont manipulés et appliqués sur la cible (FAQ/GCP, 1996, 1998 et 2004).

Pendant les invasions acridiennes, de grandes quantités de pesticides sont pulvérisées pour protéger les cultures et les pâturages. Ainsi la quantité d'un pesticide qui atteint réellement la cible est souvent faible et la plus grande partie tombe dans la nature et la contamine. Des graves problèmes qui peuvent survenir lors des traitements antiacridiens sont généralement la pollution de l'air, la pollution des nappes phréatiques, la pollution du sol, les résidus de pesticides, la contamination des aliments et les eaux potables, les effets nuisibles sur les organismes non-cibles et la fonction de l'écosystème (Grant, 2002). Si certains produits chimiques ont une durée de vie relativement courte dans l'environnement, on sait aujourd'hui que l'impact d'une substance chimique peut être observé pendant plusieurs décennies après son émission dans l'environnement. Le risque qu'un pesticide présente des perturbations et/ou des modifications d'un écosystème dépend donc de la toxicité du pesticide et de l'exposition du milieu.

Principe général d'évaluation de Risque

Comparaison d'une dose sans effet toxique prévisible à une dose d'exposition prévisible définie par :

Dose = quantité Q (g m. a/ha) /C (concentration g m. a/l)

Si la dose est grande par rapport à la dose sans effet, il y a risque, des mesures (interdiction d'utilisation, respect des conditions d'application etc.) doivent être prises pour éviter la contamination de l'environnement.

Si Q/C (exposition)
> Q/C (sans effet)
alors il y a risque

Environnement exposé

Aliments

Sol

Air

Eau

Figure 12 : Principe général d'évaluation de Risque

Q = quantité/dose C = concentration Source : Rivière, 2009.

Les pesticides utilisés en lutte antiacridienne se répartissent selon les catégories suivantes :

2.5.2.1.Les organophosphorés

Les organophosphorés sont des toxiques létaux à action systémique prédominante dont le principal mécanisme d'action est l'inhibition l'acétylcholine au niveau de la synapse, empêchant la transmission de l'influx nerveux et entraînant la mort de l'insecte. Ces pesticides peu solubles dans l'eau, peu volatiles, sont liposolubles. Ils ne sont pas bio-accumulables dans les organismes (Saïssy et Rüttmann, 1999).

2.5.2.2.Les carbamates

Ce vaste groupe rassemble les dérivés de l'acide carbamique. Ils agissent comme les organophosphorés. Ils sont neurotoxiques inhibiteurs du cholinestérase. Mais cette action d'inhibition est réversible. Ce sont des composés peu stables, peu solubles dans l'eau.

2.5.2.3. Les Pyréthrinoïdes

Les Pyréthrinoïdes sont des composés lipophiles, peu stables, et sont rapidement inactivés par les microorganismes du sol. Ils sont non rémanents dans l'environnement et ne laissent pas des résidus dans l'eau et les végétaux. Ces insecticides sont peu toxiques pour l'homme mais toxiques pour certains organismes aquatiques et les abeilles. Ce sont des composés biodégradables. Ils pénètrent dans l'organisme par voies d'ingestion, d'inhalation et transcutanée. Les métabolites issus de l'hydrolysation sont facilement éliminés par urine (SSA, 2010).

2.5.2.4. Les Benzoylurées (perturbateurs de mues)

C'est un groupe d'insecticides découvert en 1972, le Diflubenzuron étant la première matière active commercialisée. Elle se caractérise par son mode d'action qui perturbe la formation de la chitine qui n'est plus sous forme fibrillaire des larves d'insectes. La chitine synthétase est le site actif. Les insectes meurent lors de la mue suivante. Ils sont faiblement toxiques pour l'homme. Le délai d'action est de 2 à 7 jours. Leur demi-vie est de 2 semaines. Ces produits sont rémanents et peuvent être utilisés dans le cadre de la lutte préventive contre le Criquet Pèlerin (Dobson, 2001).

2.5.2.5. Les Phénypyrazoles

Le principal représentant de ce groupe est le Fipronil et ses métabolites. C'est un insecticide rémanent et son action est relativement lente. Ils bloquent les canaux colorés régulés par l'acide gamma - aminobutylique.

Il possède un spectre large et affecte de nombreuses autres espèces d'arthropodes. Il est aussi relativement sans danger pour les mammifères à faible dose (FAQ/GCP, 2004).

2.5.2.6. Les insecticides biologiques

L'utilisation des micro-organismes naturels pour lutter contre les ravageurs est devenue le moyen « écologique » d'espoir quand on se réfère aux effets toxiques des pesticides de synthèse. Cette utilisation est devenue possible grâce aux travaux réalisés sur certaines souches des bactéries (Bacillus thurigensis moins efficace sur le criquet), virus (entomopox) ; les protozoaires (Nosema locustae) ; les champignons (Metarhizium anisopliae var acridum). Ces champignons sont utilisés comme bio-pesticides qui ont donné satisfaction en lutte antiacridienne (Dobson, 2001).

2.5.3. Caractéristiques physico-chimiques

Les propriétés physico-chimiques dictent le comportement de la matière active dans le milieu. L'une des principales caractéristiques qui influencent les risques de contamination et d'impact des pesticides sur le milieu est la persistance plus ou moins longue dans un environnement donné. Le fait qu'un pesticide ne soit pas efficace et qu'il ne soit pas détecté dans la végétation ou dans l'animal ne signifie pas qu'il soit totalement dégradé ni qu'il ne soit pas offensif pour l'environnement. Par ailleurs, on peut évaluer la dégradation d'un pesticide par deux paramètres : la demi-vie (DT50) et le taux de dégradation (Devez, 2004). Certains paramètres permettent de classifier les pesticides selon le risque potentiel de pollution des eaux souterraines :

2.5.3.1. La Solubilité dans l'eau

Elle constitue sa concentration à l'équilibre dans une solution saturée à une température donnée. Cette propriété est utile pour déterminer le partage, la mobilité et le devenir du pesticide dans l'environnement. En général, les pesticides sont très peu solubles dans l'eau. La solubilité aqueuse (potentiel d'un pesticide de se dissoudre ou de se retrouver en solution dans l'eau) ; dans ce cas une fois solubilisé, le pesticide peut être lessivé et atteindre un aquifère (Barrette, 2006).

2.5.3.2. La tension de vapeur

La tension d'une substance est la pression de vapeur saturante à l'équilibre thermodynamique de ses deux phases (liquide et solide). C'est un paramètre qui explique la probabilité d'un produit de se dissiper dans l'atmosphère. Les pesticides volatiles (tension de vapeur élevée) peuvent facilement se répandre dans l'environnement et devenir une préoccupation sérieuse.

2.5.3.3. Indicateur de pollution : coefficient de solubilité (SW> 30 mg/l).

Un autre paramètre (le Kow : coefficient de partage dans l'Octanol et l'eau) d'un pesticide reflète la probabilité de transfert du pesticide d'un milieu environnemental aux organismes ainsi que le potentiel d'accumulation.

2.5.3.4. Mobilité d'un pesticide

C'est la capacité que possède un pesticide d'usage terrestre de se répandre dans les sols et la capacité de ce pesticide de contaminer l'environnement aquatique en s'écoulant dans les eaux souterraines, en se délaçant par ruissellement ou grace à l'érosion ou par lessivage.

2.5.3.5. Indice de GUS (potentiel de lixiviation)

Si GUS> 2,8 le pesticide est présent dans les eaux souterraines ; si GUS< 1,8 il est absent (Barriuso, 2003). Les propriétés d'adsorption et de désorption des pesticides utilisés en milieu humide sont des facteurs déterminants pour la mobilité (Calvel, 2003.).

2.5.3.6. L'hydrolyse

Dans l'eau ou les milieux humides, le pesticide peut se transformer en un autre produit (métabolite) : c'est l'hydrolyse : la vitesse d'hydrolyse est fortement influencée par le pH d'un milieu.

2.5.3.7. La photo-dégradation

La photo-dégradation est due à l'exposition d'un produit chimique à la lumière. Cette exposition induit l'absorption des rayons UV et permet la dégradation de ce produit en donnant d'autres produits (les métabolites).

2.5.3.8. La biodégradation

La biodégradation détermine la dégradation des pesticides dans les sols, dans les eaux par les micro-organismes. La dégradation des contaminants est évaluée par deux paramètres : Demivie (DT50) et le taux de dégradation (Devez, 2004).

2.5.4. Caractéristiques toxicologique et écotoxicologique

La toxicité d'un produit est étroitement liée au mode d'action de celui-ci. En pratique, on détermine la toxicité d'un produit par ses principaux effets létaux et sub-létaux. Le mode d'action des pesticides varie selon la nature des organismes à combattre. Après pénétration dans l'organisme de l'insecte, l'insecticide va perturber le déroulement des processus physiologiques essentiels (Oril, 2001).

2.5.4.1. Les insecticides de contact

Ceux-ci traversent la cuticule de l'insecte et agissent en inhibant les différents mécanismes enzymatiques dont l'activité nerveuse.

2.5.4.2. Les insecticides d'ingestion

Leur action se manifeste sur les insectes par pénétration au niveau du tube digestif. 2.5.4.3. Les insecticides d'inhalation

Ce sont des insecticides qui agissent sous forme de gaz ou vapeurs et pénètrent dans l'organisme de l'insecte par voie aérienne entraînant ainsi la mort par asphyxie (Niang, 2001).

2.5.5. Dispersion des pesticides dans l'environnement

2.5.5.1. Dispersion dans le sol

Le sol représente un des réservoirs le plus important de la biodiversité. Les organismes du sol (micro-organismes comprenant la microflore et microfaune, la mésofaune et la macrofaune) jouent des rôles dans le fonctionnent des écosystèmes. Le sol participe de manière directe ou indirecte à un grand nombre de processus tels que la dynamique de la matière organique, le recyclage des déchets, la biorémédiation des composés xénobiotiques, la formation et le maintien de la structure, le transfert hydrique et la rétention de l'eau dans les sols, etc. (LFDA, ROC et UN, 2002, Cluzeau et al., 2009). Au moment des traitements, une partie importante de pesticides n'atteint pas la cible. 10 à 70% et jusqu'à 90% de produits chimiques pulvérisés durant une application, peuvent être perdus au sol. On note 30 à 50% de produits dans l'air sous forme de gouttelettes ou de gaz. Les risques pour l'environnement sont plus grands lorsque ces produits toxiques, utilisés sur des surfaces et à des doses/fréquences élevées et qu'ils sont persistants et mobiles dans les sols. Les pesticides utilisés en lutte antiacridienne peuvent être soumis à une dégradation et/ou une métabolisation une fois qu'ils se retrouvent dans l'environnement. La vitesse de dégradation dépend étroitement des propriétés physico-chimiques des pesticides (CERES-locustox, 2008). Libérés dans l'environnement, les pesticides vont éliminer les organismes contre lesquels ils sont utilisés ; mais la plupart de ces produits vont également toucher d'autres organismes que ceux visés au départ de manière directe. Les effets sur la faune et la flore terrestre et aquatique sont donc indésirables (Aubert et al., 2005). Le sol est un écosystème qui possède une capacité de détoxification très élevée. Dans le sol, les pesticides sont soumis à l'action simultanée des phénomènes de transfert, d'immobilisation et de dégradation.

Le transfert à la surface du sol sont généralement faible (5%) mais contribue à la pollution des eaux de surface s'ils sont entrainés soit à l'état dissout ou retenus sur des particules de terre entrainées par les eaux. Le phénomène d'immobilisation est dü à l'adsorption. Les pesticides sont adsorbés rapidement par la matière humique du sol (colloïdes minéraux et organiques) et sont beaucoup plus retenus dans les sols argileux ou riche en matière organique (Coste et Itard, 2006).

2.5.5.2. Dispersion dans les eaux (de surface et souterraine)

Les pesticides atteignent les eaux de surface et souterraine par le biais :

- De l'air à la suite:

· D'une dérive des brouillards de dispersion

· D'une évaporation à partir des plantes et du sol

· De l'érosion par le vent d'un sol contaminé

- De l'eau notamment :

· De l'eau de ruissellement ;

· De l'eau de drainage ;

· De l'eau souterraine contaminée.

Ces voies de contamination dépendent de l'emploi et de la mauvaise manipulation ou des accidents. Certains facteurs tels que les propriétés physico-chimiques, les modalités d'application ainsi les conditions climatiques, hydrologiques et météorologiques peuvent influencer la dispersion des pesticides dans les eaux de surface et souterraines (Lundberg et al., 1995). Toute substance chimique évolue du compartiment où sa fugacité est élevée vers celui où elle est faible.

La vitesse de diffusion est :

N=D1, 2 (F1-F2) où D1, 2 = 1/K1AZ1 + 1/K2AZ2 avec Ki sont des coefficients de transfert de masse.

A est l'aire du contact entre les compartiments ; Zi sont les capacités fugaces :

Dans l'air : Z=1/Rt avec Rt : constante des gaz parfaits

Dans l'eau : Z=1/H avec H : constante de Henry

Adsorption : Z= 10^-6KpS/H avec S : concentration d'adsorbant

Bioaccumulation : Z= BYKow/H où B : fraction biocénotique ; Y : fraction Octanol et kow : coefficient de partage Octanol-eau (Vindimian, 2004).

Pendant l'épandage il peut avoir l'effet « dérive » où le pesticide peut se retrouver à une distance non souhaitée dans une zone protégée.

En conséquence, la grande persistance des pesticides dans les écosystèmes favorise leur passage dans des réseaux trophiques de chaque biocénose. L'érosion et le lessivage interviennent dans le transfert des pesticides vers les eaux souterraines (Niang, 2001). Pour permettre une prise de décision au cours des campagnes antiacridiennes, et afin d'éviter des contaminations des pâturages ainsi que les effets collatéraux sur la chaîne alimentaire, il est nécessaire de procéder à une analyse préalable du devenir des pesticides dans l'environnement. Une telle analyse permet de disposer d'informations sur la rémanence des pesticides utilisés.

2.5.5.3. Dispersion dans l'air

L'atmosphère joue un rôle primordial dans la distribution des pesticides dans les milieux. Les pesticides sont introduits dans l'atmosphère par deux voies : i) la dérive lors de l'application et ii) par volatilisation qui peut durer plusieurs jours, semaines voire plusieurs mois après le traitement. Les pesticides peuvent se volatiliser au niveau des feuillages, d'autre part au niveau des sols traités par érosion éolienne, par ruissellement des eaux de pluies dans les mares, rivières et ensuite aller dans l'atmosphère (DELUCA et al., 2010).

Chapitre III : La Bioindication (les bioindicateurs - Biomarqueurs)

3.1. Approche Scientifique

Pendant de nombreuses années, les méthodes d'évaluation de la qualité de l'environnement sont basées sur les caractéristiques chimiques des pesticides mais ne permettent pas de mesurer l'impact des contaminants sur les différents organismes, populations et communautés peuplant un milieu donné (Bélanger, 2009). Une nouvelle méthode utilisant les paramètres biologiques, physiques et biochimiques des organismes vivants, tant à l'échelle du simple individu que des écosystèmes entiers sont venues combler les lacunes inhérentes aux analyses strictement chimiques. Certaines espèces sont plus sensibles que d'autres et nécessitent des conditions particulières pour se maintenir dans leur milieu naturel. Lorsque les conditions du milieu naturel sont altérées, par exemple dans le cas de contamination par des pesticides, ces espèces peuvent être affectées de plusieurs façons reflétant ainsi le débalancement des conditions initiales du milieu naturel. De telles espèces sont appelées indicateurs biologiques (ou indicateurs écologiques) en raison de leur capacité à caractériser l'état d'un écosystème soumis à un stress environnemental, ainsi ils permettent de détecter ou prévoir des changements significatifs pouvant survenir à l'intérieur de ce méme écosystème (Bélanger et al., 2009).

Aujourd'hui, les stratégies de surveillance de l'environnement sont de plus en plus au coeur des préoccupations de groupes d'études émanant d'instances internationales à travers les nombreux programmes scientifiques. Ces stratégies de surveillance de l'environnement ont pour objectif d'évaluer le vivant et de décréter objectivement qu'il présente un « caractère remarquable ». Pour cela on effectue une bioévaluation (un protocole de procédures à fondements biologiques qui peuvent servir à établir de diagnostics écologiques) et donc l'obtention de système d'évaluation. Parmi ces méthodes d'évaluation, on distingue :

- Les indicateurs biologiques (bioaccumulateurs, biomarqueurs)

- Les indicateurs écologiques (IE)

3.2. Conception et utilisation des outils biologiques

La surveillance de la qualité de l'environnement peut se faire suivant deux approches complémentaires : i) La détection des polluants et leur quantification ; ii) L'évaluation des effets des polluants sur les organismes vivants, soit au niveau des individus, soit au niveau des populations et/ou communautés. L'accumulation de polluants dans les organismes peut être le résultat d'une contamination directe depuis le milieu, ou indirecte (biomagnification) au sein des réseaux trophiques (Perez et al., 2007). Néanmoins, aucune de ces approches ne suffit à elle-même pour fournir des informations fiables et complètes sur l'état de l'environnement. Il est donc admis que c'est l'association de ces approches, que dépend une évaluation pertinente de la qualité de l'environnement.

Indicateurs biocénotiques (Indices de diversité)

Bioindicateurs
(abondance, présence
ou absence)

Biomarqueurs (marqueurs Niveau

biochimiques,

Bioaccumulateurs

Ecosystèmes

Communautés

Populations

Individus et infraindividuels

Approche physico-chimique Approche Biologique

Figure 13 Schéma de différents Types d'Approche d'Evaluation de la Qualité d'un Milieu Source : (Perez et al., 2000).

Disponibilité d'un habitat

Variation de T°C

Compétition

Ressources alimentaires

Variables physico-chimiques

Contamination

Réponse intégrée ou biomarqueurs

					Croissance

Réponse au niveau de la population

Figure 14 : réponse à la contamination et autres facteurs de stress d'un organisme indicateur
au niveau de la population

Source : Perez et al, 2000

3.3. Les Bioindicateurs (BI)

Etymologiquement, le terme bioindication correspond à une indication sur la vie. Cela sousentend que des groupes choisis comme indicateurs sont des organismes vivants ; ce sont des émetteurs d'une information qui n'est destinée qu'à un seul récepteur : l'homme (Mulhauser, 1990). Les êtres vivants ont une responsabilité dans la concentration de substances chimiques polluantes. En effet, il peut avoir une augmentation de la concentration d'un polluant lorsqu'il passe de l'eau par exemple à un organisme (par absorption et adsorption). On parle alors de la bioconcentration. On énumère les végétaux lipophiles (oléagineux), du phytoplancton, des plantes avec mécanismes de réserves.

Figure 15 : Conception de l'outil de Bioévaluation Source : Perez et al., 2000

3.4. Utilité des bioindicateurs

Les bioindicateurs peuvent être utilisés pour la surveillance de différents milieux (terrestre et aquatique) pour : i) Emettre des signaux précoces de problèmes environnementaux ; i) Evaluer l'état de stress global de l'environnement à travers différentes réponses d'organismes indicateurs ; iii) Identifier les relations de cause à effet entre les facteurs d'altération et les effets biologiques ; iv) Evaluer l'efficacité de mesures réparatrices sur la santé des systèmes biologiques (Le Bras, 2007). Ainsi les bioindicateurs constituent une des méthodes fondamentales pour déterminer les changements ou modifications dans un environnement naturel. En dehors des plantes et des espèces animales, les bioindicateurs sont également des indicateurs de populations, des indicateurs écologiques et renseignent sur la composition des espèces, la taille de la population et sa densité, la production de la biomasse et la structure trophique (Perez , 2000).

3.5. Caractéristiques des bioindicateurs

Les principales caractéristiques de la bioindication végétale comme la bioindication animale sont de disposer d'espèces : i) Ayant des sensibilités spécifiques très fortes vis-à-vis de certains polluants ; ii) Ayant au contraire une forte résistance et une capacité d'accumulation élevée. L'emploi de telles espèces permet d'obtenir une valeur approximative d'une pollution moyenne sur des pas de temps élevés.

Les indicateurs biologiques sont des espèces sensibles, inféodés à un milieu suffisamment restreint pour le caractériser, ou à un état d'un facteur du milieu, qu'ils permettent i) d'identifier par leur apparition ou disparition, ii) informe sur les conditions du milieu et des dangers potentiels de contamination et permettent ainsi d'apprécier une modification de la qualité d'un milieu. Pour cela, on se réfère à une biocénose, un groupe écologique ou à une espèce indicatrice ou à une partie de l'espèce (métabolisme). Ils permettent ainsi, une mise en évidence de toutes modifications naturelles ou provoquées(Le Bras, 2007).

Tableau 2 : différents Bioindicateurs

Indicateurs		Variables	Indicateurs biologiques (Une espèce indicatrice)
Biochimique, Cytologique, Physiologique Ethologique, Démographique,		Indicateurs écologiques (plusieurs espèces)
Richesse spécifique, Abondance, Indice théorique, Indice empirique

Source : Le Bras, 2007

3.6. Notion du réseau trophique

Afin de comprendre les lois qui président le fonctionnement des écosystèmes, il est important de positionner l'ensemble des êtres vivants dans leur milieu de vie. Il existe un ensemble des relations trophiques à l'intérieur d'une biocénose entre les diverses catégories écologiques d'êtres vivants constituant cette dernière. C'est ce qu'on appelle un «réseau trophique (ou chaîne trophodynamique). La chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants de différents niveaux trophiques dans laquelle chacun mange des organismes de niveau trophique inférieur. Dans un écosystème, les liens qui unissent les espèces sont plus souvent d'ordre alimentaire. Ainsi on distingue trois catégories d'organismes : i) Les producteurs primaires (végétaux chlorophylliens, capables, grâce à la photosynthèse, de fabriquer de la matière organique à partir du CO2 et de la lumière solaire ; ii) Les consommateurs (les animaux : il existe trois types de consommateurs : a) les consommateurs primaires ou herbivores qui se nourrissent des producteurs primaires ; b) les carnivores primaires qui se nourrissent des herbivores ; c) les carnivores secondaires se nourrissant des carnivores primaires.

Les décompositeurs (bactéries, champignons) capables de dégrader les matières organiques de toutes les catégories et restituent au milieu les éléments minéraux. Ainsi, ces relations forment des séquences ou chaque individu mange le précédent et est mangé par celui qui le suit, on parle donc de la chaîne alimentaire. Chaque maillon est un niveau trophique. Dans une niche écologique où habitent deux espèces dans un milieu et appartenant à une chaîne alimentaire, si un aliment est contaminé, l'organisme contaminé et son prédateur sont susceptibles d'être empoissonnés. Cela veut dire qu'il n'est pas nécessaire que le prédateur soit directement exposé au contaminant chimique mais peut l'être en consommant un animal qui était directement exposé par bioaccumulation (PAN, 2008).

Figure 16 : exemple d'un réseau trophique Source : Le Bras, 2007

3.7. Bioaccumulation

L'accumulation par les organismes vivants de contaminant peut être déterminé en tenant compte de l'absorption qui se fait par : i) voie directe, ii) voie alimentaire. Certains organismes comme les lombricidés sont sensibles aux pesticides et peuvent manifester le phénomène de bioaccumulation ou facteur de concentration (FC).

FC = concentration de pesticide dans l'organisme/concentration de pesticide dans le milieu Ce facteur dépend du milieu et le mode d'action du pesticide (Le Bras, 2007).

3.8. Bioamplification ou biomagnification

Dans la chaîne alimentaire, les consommateurs du rang élevé présentent des concentrations plus élevée que ceux des niveaux qui les précédent. Plus le composé toxique est stable, plus il est lipophile et plus la chaîne alimentaire est longue, plus importantes seront les teneurs en bout de chaîne.

Ce phénomène d'amplification le long de la chaîne trophique appelé la « biomagnification » (ou bioamplification) est caractérisée par le facteur de transfert (FT) :

FT = X1/X0 ; X1 : niveau trophique supérieur ; X0 : niveau trophique inférieur.

FT dépend de ce qui est absorbé par l'organisme en fonction du : i) Poids de l'organisme et

ii) Niveau de contamination des proies. Cela définit la capacité de l'organisme à excréter une

partie du polluant, qui intervient sur FT. Alors on aura : FT= a.f/m.k ; d'où a et k : ^capacitéd'excrétion ; f : taux et m : masse.
Exemple : Si FT = 1 ; dans ce cas, la substance n'est pas biodégradable. On a donc un
transfert équivalent d'un niveau trophique X0 et X1. Si FT > 1 ; il y a bioamplification dans la
chaîne trophique. Si FT< 1 ; la capacité d'excrétion de l'animal (k) est grande. Il y a donc une
diminution de la substance le long de la chaîne trophique. C'est le cas rencontré le plus
souvent (Le Bras, 2007). La biomagnification est définie comme l'accumulation du polluant
dans un organisme prédateur à partir de sa proie. On a alors : FM = concentration dans le
prédateur / concentration dans la proie. Ainsi la bioaccumulation = bioconcentration +
biomagnification.

3.9. La Bioévaluation

C'est une méthode de surveillance de l'environnement qui a pour objectif d'évaluer le vivant et de déceler objectivement d'éventuelles modifications. On distingue:

- Les indicateurs biologiques (bioaccumulateur, Biomarqueur),

- Les indicateurs écologiques (IE).

Figure 17 : schéma d'évaluation biologique Source : Perez, 2007.

3.10. Indicateurs biologiques de la qualité des milieux terrestres

Le sol est un milieu particulier réunissant un grand nombre d'organismes vivants. Ces organismes possèdent tous les caractéristiques génétiques uniques et appartiennent à des niveaux trophiques différents. Ils remplissent des fonctions essentielles (Bispo et al., 2009). Le sol est une ressource essentielle pour les sociétés humaines et les écosystèmes. Ces ressources malheureusement sont soumises à des pressions de plus en plus importantes (production agricole, développement urbain, invasions acridiennes etc.). Par ailleurs, le sol n'étant pas une ressource renouvelable ; il est nécessaire d'en assurer la protection afin de permettre le développement des sociétés. L'intérêt de la composante biologique du sol repose sur les fonctions dont il assure : i) la formation et l'entretien de la structure des sols (la rétention en eau, la compaction) ; ii) la décomposition, la transformation et le transport de la matière organique ; iii) La dégradation des polluants organiques et métalliques du sol (fonction de filtre et du réacteur biologique) ; iv) le fonctionnement global des écosystèmes (symbiose racinaires) ; v) l'émission, séquestration de gaz à effet de serre. Ces fonctions sont réalisées par une multitude d'organismes interdépendants. Une perturbation à un niveau peut engendrer des dommages à d'autres niveaux. Les recherches sur les composantes biologiques des sols et le développement des bioindicateurs sont nécessaires pour compléter les outils disponibles et renseigner sur les modifications et/ou altérations les écosystèmes terrestres (Bispo et al, 2009).

3.10.1. Les invertébrés indicateurs de la qualité des milieux terrestres

Les invertébrés terrestres constituent un groupe d'animaux mieux adaptés au sol. Certains d'entre eux assurent la reproduction des végétaux par la pollinisation des plants à fleurs, certains sont herbivores et ont un impact sur la formation de la biomasse et la survie des plantes. D'autres ont un rôle important dans la régulation des populations d'animaux, soit comme ravageurs soit comme prédateurs. Par ailleurs, les invertébrés sont une importante source de nourriture à de nombreux amphibiens et reptiles, aux oiseaux et à certains mammifères (Colin, 2002). Parmi les invertébrés terrestres, un certain nombre de groupes taxonomiques au fort pouvoir de bioaccumulation sont énumérés.

- Les Annélides

Ces invertébrés sont utilisés comme bioaccumulateurs de pollution des sols par les composés de synthèse.

Les annélides jouent un rôle important dans la structure et les fonctions du sol et leur relative sensibilité aux pesticides a fortement contribué à faire de ces organismes le point d'entrée des études d'écotoxicité des pesticides et autres substances chimiques pour les micro-organismes du sol. L'absence de cuticule, qui favorise l'absorption d'épidermiques des substances, la faible expression d'enzymes de détoxication telles que les mono oxygénases à cytochrome P450 font des vers de terre des organismes potentiellement vulnérable à la présence des pesticides dans le sol. Les vers de terre font partie des organismes inclus dans le groupe taxonomique des essais d'écotoxicité du point de vue réglementaire pour les produits phytopharmaceutiques (Directives 91/41/EC, 2004).

- Les Crustacés isopodes

Les Crustacés isopodes comme les cloportes ainsi que les gastéropodes pulmonés sont aussi des bioaccumulateurs performants de la pollution des sols.

- Les acariens

Les acariens sont les Arachnides les plus représentés dans le sol. Ils occupent principalement les premiers centimètres des sols. Il existe aussi des espèces des strates profondes. Ils ont une importance particulière dans la vie des sols. On rencontre deux ordres principaux dans le sol :

- Les Oribatidés ou (Cryptostigmates)

Ils sont essentiellement saprophages et se nourrissent principalement de matières organiques en décomposition et jouent un rôle fondamental dans son recyclage. Leur présence est un excellent indicateur de la fertilité du sol.

- Les Gamasides

Les Gamasides sont plus polyphages et notamment prédateurs d'autres arthropodes (ex : les phytoseides) et des petits vers. Tout comme les phytoseides, les Gamasides sont sensibles aux produits chimiques (pesticides) (Alter-Agri, 2004).

3.10.2. Les Arthropodes du sol

Les plus étudiés (Carabes, Staphylins, araignées myriapodes, fourmis, abeilles etc.) constituent les animaux les plus utiles car l'importance globale de leur population, leur densité est un indicateur de l'activité biologique du sol. Dans des écosystèmes terrestres et aquatiques, ces arthropodes sont un levier de l'équilibre adaptatif entre la faune et la flore et le milieu.

Les études de ces populations et la détermination de leur capacité d'indicateur écologique permet de caractériser l'état de l'agro-système et de mettre en évidence aussi précocement que possible des modifications naturelles ou associées aux activités humaines. Ces arthropodes terrestres sont directement exposés aux pesticides auxquels ils sont sensibles, de plus, ils occupent une place cruciale au sein de la chaîne alimentaire, prédateurs d'organismes phytophages (rôle d'auxiliaires) mais aussi proie de la faune avicole.

- Les Araignées

Il a été reconnu que les Araignées sont meilleurs indicateurs que les Carabes bien que dans la bibliographie, la majorité des observations a été effectuée sur les Carabes du fait que les Araignées sont plus difficiles à identifier (Mulhauser, 1990). Parmi elles, les groupes les plus importants sont les Tetranyques qui constituent de proies des acariens Phytoseides (Prédateurs). Ils sont les principaux régulateurs des acariens phytophages et interviennent aussi dans la régulation d'autres insectes qui peuvent être potentiellement préjudiciables aux plantes (Thrips, Cochenilles, Pucerons etc.) ils consomment aussi le pollen, du nectar ou les exsudats des insectes suceurs.

Les Araignées ont plusieurs avantages comme bioindicateurs :

1' Taxonomie assez bien connue et grand nombre d'espèces ;

v' Bonne diversité spécifique dans tous les habitats terrestres ;

v' Présence dans toutes les strates des végétations ;

v' Récolte facile et abondante ;

v' Bonne capacité de réactions rapides aux changements du milieu ;

v' Mobilité adaptée aux petites et moyennes échelles (10-100m) ;

v' Bonne relation avec la structure de la végétation ;

1' Faible dépendance de l'association phytosociologique.

- Les Collemboles et Psoques

Les Collemboles et Psoques ont été retenus comme des microarthropodes ayant une sensibilité différentielle en fonction de la qualité de l'air : le genre Xenylla (Colombole) est polluo-tolérant (Aubertot, 2005).

3.10.3. Les vertébrés Terrestres

Les vertébrés terrestres sont également utilisés comme indicateurs de contamination/pollution car ils ont la capacité de concentrer diverses substances chimiques dans certaines parties de leur organisme (Douthwaite, 2002).

- Les oiseaux

Les oiseaux occupent presque tous les habitats de la terre et seraient des bons indicateurs, révélant des effets autrement non détectés des traitements (Douthwaite, 2002). Les pesticides affectent directement ou indirectement les oiseaux en diminuant leurs populations dans la nature par la réduction de la disponibilité de leur nourriture. Les substances incriminées sont le plus souvent, les pesticides organophosphorés, carbamates etc. (Agritox, 1990). Les criquets contaminés au organophosphorés (ex : Fenitrothion) peuvent entraîner la mort des oiseaux insectivores par empoisonnement aigu ou avoir des effets sublétaux qui affecteront leur comportement ou le succès de leur reproduction. (Aubertot, 2005).

- Les Amphibiens

Les amphibiens vertébrés à sang froid sont abondants dans les zones humides où ils colonisent les mares et les cours d'eau. Leur cycle de vie comprend un stade aquatique et un stade terrestre. Les oeufs sont pondus et se transforment en larves aquatiques (tétards) où ils se nourrissent des algues et autres matières végétales du milieu où ils habitent. En général, pour ces animaux, les invertébrés constituent les proies principales.

- Les Reptiles

Ce groupe renferme les crocodiles, les margouillats, les varans, les grenouilles, les crapauds les tortues, les serpents etc. plusieurs d'entre eux habitent les lieux humides et les mares dans les régions tropicales et même subtropicales. Les reptiles possèdent des représentants à différents niveaux trophiques et constituent des maillons de la chaîne alimentaire. Ils se nourrissent principalement des poissons, des insectes aquatiques et terrestres. Certains reptiles sont adaptés dans les régions rocheuses et dans les arbres et d'autres sont des habitants du sol. Dans la nature, les grenouilles et crapauds et autres petits vertébrés constituent les proies des serpents. Le danger pour ces animaux réside en ce que les proies et les prédateurs se retrouvent tous dans les régions sèches sableuses caractéristiques des biotopes des criquets pèlerins (Lambert, 2002). La littérature scientifique relève un déclin en grande proportion de certaines espèces de serpents ; surtout dans les régions où des applications massives des pesticides ont lieu. De fois il arrive que des animaux morts ou mourants soient retrouvés sur des sites justes après des traitements (Aubertot, 2005). Les amphibiens et les reptiles insectivores comme les Lézards sont un maillon du réseau trophique. Ils ont une faible capacité de métabolisation et cela conduit alors à une accumulation des résidus des pesticides dans les tissus.

Les impacts des pesticides sur les amphibiens et les reptiles peuvent constituer un indice montrant que le milieu a subi une modification naturelle ou suite à l'activité humaine. Par ailleurs, les pesticides peuvent perturber la métamorphose chez les amphibiens aboutissant aux individus anormaux et même influencer la croissance et le développement (Lambert, 2002).

3.10.4. Les petits mammifères (Rats, Souris, Musaraignes etc.)

Les petits mammifères habitent pour la plupart dans toutes les régions du Sahel (oueds au bord des mares temporaires etc.). Ils peuvent servir d'indicateurs écologiques pour les populations et même pour les communautés dans divers habitats des zones des criquets. Ce sont généralement des herbivores, insectivores et granivores. Ils peuvent être exposés indirectement suite à l'empoisonnement de leurs sources de nourriture. Par ailleurs, ces petits mammifères peuvent constituer des sources potentielles de contamination secondaire pour leurs prédateurs (oiseaux ou autres mammifères). Les petits mammifères peuvent être en danger lors des traitements phytosanitaires. Les Organophosphorés, les Carbamates et les Pyréthrinoïdes peuvent avoir des effets sub-létaux qui se manifestent sur l'état corporel et la reproduction. ils ne génèrent pas la bioaccumulation pour ces organismes mais peuvent se révéler très toxiques (pour les vertébrés). (McWilliam, 2002).

3.11. Les Bioindicateurs des milieux aquatiques

3.11.1. Les invertébrés aquatiques

Cette catégorie des animaux constituent des ressources non négligeables tant aux poissons qu'aux êtres humains (comme les crabes, les crevettes et les mollusques etc.).

Ils assurent aussi d'autres fonctions telles que la décomposition des débris organiques et la sécrétion de substances nutritives pour les plantes. (Grant, 2002).

Les organismes aquatiques sont exposés aux effets des produits chimiques par des applications directes lors des traitements contre les ravageurs.

Les effets des pesticides peuvent être indirects sur les écosystèmes par dérive. Les invertébrés aquatiques sont menacés par presque tous les insecticides synthétiques et naturels. Ils sont sensibles aux pesticides même à faible dose. Ce qui veut dire que pour ce groupe d'organismes, il faut une vigilance et une surveillance régulière. Leur sensibilité permet de donner une mesure représentative de la contamination des eaux (courantes ou stagnantes) par les insecticides, en tant que bioindicateurs.

Tableau 3 : les invertébrés sensibles aux pesticides

Type de pesticides	Contamination indirecte		Contamination directe	Organochlorés
Crustacea, Ephemeroptera et Plecoptera	Totalité du zooplancton et du benthos menacés		Organophosphorés
Heteroptera et Coleoptera de surface (surtout les dytiscidea), Ephemeroptera et Trichoptera, Odonata et zygoptera	Plus les Cladocera, Amphipoda et Diptera		Carbamates
Crustacea, Ephemeroptera Trichoptera, Odonata et Zygoptera	Totalité du zooplancton et du benthos menacés		Pyréthrinoides
Crustacea, Coleoptera, Heteroptera, Trichoptera, Ephemeroptera Odonata et Zygoptera	Totalité du benthos sauf Mollusca		Inhibiteurs de croissance
Macrocrustacés, zooplancton et autres arthropodes	Tous les arthropodes		Phényl-pyrazoles
Micro-et macrocrustacés, mollusques bivalves, organismes filtrants	Tous les arthropodes

Source : Colin, 2002

3.11.2. Les poissons

Le poisson est considéré comme l'un des principaux organismes des milieux aquatiques et sa survie constitue un témoignage indéniable de leur santé. De très nombreuses espèces sont retenues pour étudier la toxicité des substances chimiques employées dans la lutte contre les ravageurs des végétaux (Le Bras, 2007). Pendant les périodes de lutte contre les Criquets pèlerins, de grandes quantités de pesticides peuvent tomber dans les milieux aquatiques accidentellement induisant des effets aigus de ceux-ci aboutissant à des destructions des poissons. L'exposition prolongée ou chronique des poissons à des faibles doses donne lieu à des changements des populations. Pendant les traitements aériens, on peut assister à des niveaux élevés de contaminations des eaux. Les Organophosphorés, les Carbamates et les Pyréthrinoïdes sont extrêmement toxiques pour les poissons. L'utilisation des insecticides phényl-pyrazoles à l'exemple de Fipronil, fait apparaitre divers modes de toxicité aiguë chez les poissons. Ils sont bioaccumulateurs (McCarton, 2002).

3.12. Biomarqueurs

Un Biomarqueur est défini comme un changement observable et/ou mesurable au niveau moléculaire, biochimique, cellulaire, physiologique ou comportemental qui révèle l'expression présente ou passé d'un individu à au moins une substance chimique à caractère polluant (Doly, 2007). Les biomarqueurs constituent un moyen pour détecter les symptômes et maladies par une mise en évidence précoce avant qu'il y ait altération des organismes ou perturbation sur la population et sur l'écosystème. Il exprime un état pathologique ou une réponse à une contamination ou empoisonnement (Eurasanté, 2005).

3.12.1. Utilité des biomarqueurs

Ce sont des indicateurs d'état normal ou de changements chez les individus au sein des populations (Cossu-Leguille, 2004). La finalité des Biomarqueurs est :

v' Le diagnostic : permet d'identifier la présence d'une maladie (état anormal de santé de l'organisme) ;

v' Le pronostic : permet de déterminer l'évolution prévisible de l'état de santé de l'organisme ;

v' Le mécanisme : rend compte de l'effet observé en aval du traitement ;

v' La maladie (état de santé) : traduit la conséquence ou la mesure de l'état de santé (qualité) ;

v' L'efficacité (BM d'efficacité) : reflète le résultat bénéfique du traitement ;

v' La toxicité (BM de toxicité) : rend compte de l'effet toxicologique du produit sur l'organisme ;

v' Le stade : permet de faire la distinction entre différents stades de la santé (Eurasanté, 2005).

3.12.2. Caractéristiques des biomarqueurs

Les biomarqueurs sont généralement peu coûteux, rapides, faciles à mettre en oeuvre, donnent des informations, reproductibles, représentent différents niveaux biologiques, spécifiques ou généraux. Les biomarqueurs peuvent être classés selon deux approches : i) les marqueurs d'exposition ou biomarqueurs de défense ou d'adaptation (la réaction de défense de l'organisme exposé à un contaminant (Pussemier, 2004); ii) les marqueurs d'effets ou biomarqueurs de dommage qui indique la modification directe et néfaste causée par un contaminant à un organisme. Il existe des marqueurs dits spécifiques et non spécifiques (voir figure17). Les marqueurs spécifiques offrent la possibilité d'une part d'identifier un type de contamination sur l'organisme.

Dans la même manière que le test de toxicité, les marqueurs de qualité globale peuvent servir de système d'alarme d'un organisme ou d'une population. Comme les tests de toxicité sublétale, ils peuvent donner, avec une meilleure sensibilité une indication des effets de la contamination. En réalité, les biomarqueurs d'exposition indiquent que, le polluant présent dans le milieu a pénétré dans l'organisme (voir figures 17 et 18). Généralement, il est le résultat d'interaction avec des molécules naturelles ou des liquides biologiques ; par contre, les biomarqueurs d'effets indiquent qu'après avoir pénétré le polluant s'est répandu dans les différents tissus, en exerçant des effets toxiques ou non. Aujourd'hui la médecine utilise un certains nombre de biomarqueurs :

· Les protéines

· Les profils d'expression d'ARN

· Les SNPs (Single Nucléotide Polymorphismes) qui sont des mutations ponctuelles dans l'ADN. Ils ont une valeur prédictive diagnostique d'une maladie (mais jamais l'efficacité du produit.

· Les métabolites (carbohydratés, stéroïdes, lipides) constitués des simples molécules telles que : glucose et cholestérol (Eurasanté, 2005).

Figure 18 : Exemple de Différents biomarqueurs Source : Perez, 2000

3.12.3. Biomarqueurs d'exposition ou de défense

- La biotransformation

La biotransformation indique que quand une substance chimique pénètre dans l'organisme, elle peut subir des transformations métaboliques. Les modifications biologiques qui surviennent sont généralement dues aux réactions biologiques. Dans ces conditions, les enzymes jouent un rôle très important dans l'augmentation de l'hydrosolubilité des molécules. Cette biotransformation peut se passer en deux phases faisant intervenir à chaque phase une enzyme spécifique par exemple :

- La Cytochrome P450

C'est une enzyme de la biotransformation de phase I. ce sont des composés hémoproteïques constituant une superfamille d'enzyme localisée au niveau du réticulum endoplasmique (foie et intestin).

- Glutathion S (Transférase GST)

Enzyme qui catalyse la conjugaison des molécules oxydées à des substrats endogènes. C'est l'enzyme de la phase II de la biotransformation. Sans la biotransformation, le temps de demivie de nombreux composés serait plus longue (Doly, 2007). La biotransformation agit en augmentant la polarité des molécules.

Dans ce cas, on assiste à

v' La diminution de la liposolubilité

v' L'augmentation de l'hydrosolubilité v' L'excrétion rénale et biliaire

3.12.4. Les méthodes de détection des biomarqueurs

Quelques méthodes sont utilisées pour mesurer les contaminations dans un milieu donné (voir tableau 4 et figure 17)

Tableau 4 : Quelques Méthodes de Mesures de Détection de contamination

Méthodes	Organismes	Altéragènes détectés	Signification biologique
Intégrité de l'ADN	Poissons et mollusques	Répond à une variété de contaminants	Mesures de génotoxicité, mais aussi très sensible pour d'autres paramètre environnementaux
Oncogènes	Poissons	PAHs et autres molécules organiques de synthèse	Mesure de génotoxicité aboutissant à un processus de cancérogénèse. Activation d'oncogène (ras) ou dommages à des gènes de contrôle des tumeurs.
Induction du cytochrome P4501A	Invertébrés	Induction d'enzymes impliquées dans la détoxication de contaminants organiques linéaires (PAH PCB, pesticides...)	Marqueur d'exposition
Glutathion-S- transférase	Poissons et invertébrés	Contamination organique	Marqueur d'exposition
Mécanisme de résistance multixénobiotique (MXR/MDR	Poisson et invertébrés	Contamination organique	Marqueur d'exposition
Dégénérescence du foie, des branchies et histopathologie	Poissons plats	Réponse toxicologique générale, répond à une large variété de contaminants	Marqueur de dégénérescence des tissus
du rein
Anormalités des poissons sauvages, embryons et larves	Beaucoup de poissons	Encore aucun lien clairement démontré	Mesure la fréquence d'anormalité létale chez les larves
Bio-test PICT (Pollution- Induced Community Tolerence)	Microalgues	Des contaminants peuvent être spécifiquement être testés	Mesure le degré d'adaptation aux polluants. Pas assez d'application
Réponse allométrique dans les communautés benthiques	Macro-, meio- et epibenthos	Non spécifique. Peut répondre à une large variété de contaminants	Niveau de l'écosystème rétrospectif

Source : (Perez, 2002)

3.12.5. Les biomarqueurs de défense (d'exposition)

Certains biomarqueurs sont utilisés pour détecter la présence des métaux dans le corps de certains organismes (La Métallothionate, Le système antioxydant).

- Les cholinestérases

Enzyme qui catalyse l'hydrolyse des esters de la choline plus rapidement que celle des autres esters. L'inhibition de l'acétylcholinestérase est considérée comme un marqueur de l'état physiologique des animaux (Doly, 2007). La réduction de l'activité du cholinestérase est largement utilisée dans la littérature scientifique pour décrire l'exposition des vertébrés et/ou des invertébrés aux pesticides de la famille des Organophosphorés et des Carbamates.

- Stabilité de la membrane lysosomale

Les lysosomes ont pour rôles de catalyser des composés cellulaires, le transfert intercellulaire des macromolécules et le stockage des contaminants organiques. La membrane lysosomale peut être fragilisée si celle-ci est soumise à l'effet des polluants organiques. Ainsi plus le temps de déstabilisation est court, plus l'organisme est affecté par les polluants.

- Vitellogénine (action féminisante sur l'organisme)

Cette action est assurée par les mimétiques oestrogènes qui entrainent des perturbateurs endocriniens. Ils sont synthétisés par le foie. La vitellogénine (lipo-gluco-phosphoprotéine) précurseur des réserves de l'oeuf, spécifique des femelles. Quand les mimétiques oestrogènes sont présents, on assiste à l'action féminisante. Ils peuvent induire la vitellogénine (Biomarqueur), la baisse de fécondité et la diminution des caractères sexuels secondaires chez le mâle. La vitellogénine en tant que biomarqueurs d'effet des perturbateurs endocriniens est de plus en plus reconnue dans les poissons et les mollusques d'eau douce et d'eau de mer (Doly, 2007).

Chapitre IV. Modèle de surveillance biologique de

l'environnement acridien : l'Abeille comme Bioindication

4.1.Importance des abeilles

L'environnement et l'agriculture sont tributaires de nombreuses et diverses espèces pollinisatrices dont 20 000 espèces d'abeilles dans le monde qui contribuent à la survie et à l'évaluation de plus de 80 % des espèces végétales (AFSSA, 2008). Par ailleurs, la FAO estime que sur 100 espèces végétales qui fournissent 90 % des approvisionnements alimentaires de 146 pays, 71 sont pollinisées par les abeilles principalement par les abeilles sauvages (Napakatbra, 2010). Elles sont connues par les produits de la ruche, du miel, du pollen et de la cire etc. leur rôle d'auxiliaire de l'agriculture (pollinisateurs) est de plus en plus considéré. Les abeilles jouent un rôle de détective privé et révèle des données très pertinentes sur l'environnement. L'abeille domestique (Apis mellifera) de poids moyen d'environ 0,1 gramme vit avec ses congénères en colonie constituée d'une reine, d'ouvrières et des fauxbourdons. Pour satisfaire leur besoin en nourriture, les abeilles butinent pour récolter le nectar et le pollen, tant pour les adultes que pour les larves. Le butinage peut se dérouler sur de larges territoires (4 à 6 km). Grâce à la pollinisation, les abeilles participent grandement au maintien de la diversité des végétaux. Ce qui fait des abeilles des indicateurs très importants de la qualité de l'environnement. Ainsi donc, par leur sensibilité aux insecticides, les abeilles jouent un rôle vital pour les écosystèmes dont l'être humain. C'est pourquoi Albert Einstein déclarait "si l'abeille venait à disparaître il ne resterait que quelques années à vivre pour l'être humain" (Laramée, 2007).

Cela signifierait que si les abeilles disparaissaient cela engendrait la diminution de l'alimentation ; ceci menacerait en outre l'existence de plusieurs espèces animales, de nombreux écosystèmes seraient alors déséquilibrés et l'évolution de l'humain pourrait être éventuellement affectée.

4.2. Effets des pesticides sur les abeilles

Beaucoup de pesticides au moment la lutte antiacridienne peuvent se retrouver dans le pollen et le nectar sources de nourriture des abeilles. Par contre, les abeilles sont souvent victimes d'une utilisation abusive d'un produit chimique ou qu'elles soient affectées par un produit qui ne les ciblait pas. Malheureusement, la population de ces insectes importants peut varier au gré de plusieurs facteurs ; plusieurs études et publications font état du déclin des populations des abeilles. Parmi les principales causes, on note les usages abusifs et intempestifs de pesticides et notamment les insecticides.

Au moment des traitements par pulvérisation, les insecticides peuvent atteindre la cible par plusieurs manières : i) Ils peuvent tomber directement sur l'insecte et traverser le tégument si elles se trouvent dans la zone traitée ou lorsqu'elles marchent sur les résidus du produit déposé sur les végétaux, ii) La contamination peut se faire si les abeilles consomment les aliments contaminés (nectar contaminé) ; iii) Un autre mode insidieux de contamination est à considérer : le transport au nid par les butineuses, des aliments pollués qui vont servir de nourriture pour leurs congénères adultes et larves (RAP, 2008). Les effets peuvent surgir de manière immédiate ou différée : i) L'effet immédiat est observé après quelques heures durant 2 à 4 jours aboutissant très souvent à l'extinction totale de la population (Belzunces et al., 1993). Le symptôme fréquemment observé ; c'est le dépeuplement rapide des nids suite à la mort des adultes ou des larves. Les adultes peuvent aussi mourir à l'entrée du nid ou au sein même de la végétation traitée.. ii) D'autres symptômes peuvent être identifiés suite à des réactions sub-létales qu'on peut obtenir expérimentalement par l'application des doses de moins en moins faibles. Il a été constaté que les traitements aériens ont un effet plus brutal car la possibilité des abeilles d'échapper aux gouttelettes de produit est réduite. La majorité des pesticides est utilisée en traitement des parties aériennes des végétaux par pulvérisation. Certains d'entre peuvent également être utilisés dans le traitement du sol ou des semences. Ces modalités d'emploi ainsi que le comportement des substances et de leurs résidus dans les compartiments de l'environnement conditionnent les modalités (voies et durée) d'exposition des abeilles et autres pollinisateurs. (Maisons-Alfort, 2009).

Depuis les années 1990, dans les pays industrialisés où on pratique l'agriculture intensive, les abeilles disparaissaient mystérieusement. Les ruches étaient vides sans traces des insectes morts à proximité c'est le phénomène qu'on appelait « CCD : syndrome d'effondrement des colonies d'abeilles ». Dans les régions les plus touchées par ce phénomène, le taux de niches abandonnées était de 70% (Fiches Pratiques// automne, 2010). Les études ont montré que le facteur principal de cette disparition est l'utilisation massive des pesticides qui affecteraient la faculté d'orientation des abeilles, les empéchant de retrouver le chemin de la ruche. Ainsi l'agriculture intensive a fragilisé l'équilibre naturel induisant une réaction tout au long de la chaîne. Cette agriculture a besoin de milliards d'abeilles pour la pollinisation, mais les abeilles ne peuvent pas survivre dans un environnement pollué (Fiches pratiques//automne, 2010). Plusieurs témoignages ont rapporté que l'affaiblissement et la mortalité constatée chez les colonies d'abeilles en France ont entrainé une baisse de production du miel dans l'ordre de 22 % entre les années 1995 et 2001. Le taux de mortalité pouvait atteindre 90% voir 100% du cheptel des abeilles lors d'une reprise d'activités en hivers et début printemps. On a souvent rapporté les effets néfastes de deux pesticides (imidaclopride « Gaucho » et Fipronil « Regent Ts) qui troublent le comportement des abeilles (AFSSA, 2008 et 2009).

4.3. Abeille et bioindication

Plusieurs caractéristiques éthologiques et morphologiques font des abeilles un détecteur écologique fiable et irréprochable. Cela s'explique par le fait que l'abeille prélève ses aliments dans presque tous les secteurs environnementaux (sol, végétation, eau et air) lors des activités de butinage, fournissant ainsi plusieurs indicateurs pour chaque saison.

4.3.1. Modèle d'une surveillance écologique

La bioindication des pesticides avec les abeilles est une technique très importante non seulement pour identifier les risques potentiels de l'empoisonnement des abeilles, mais aussi pour déterminer le degré de la contamination de l'environnement causée par les pesticides. Dans plusieurs cas, la pollution est causée par des applications erronées, abusées ou même illégales des pesticides. La surveillance écologique de l'environnement se base généralement sur des paramètres simples et des valeurs chiffrées disponibles dans des bases de données scientifiques. Plusieurs scientifiques révèlent qu'il y a deux façons principales de détecter la pollution de l'environnement par les abeilles : i) soit par l'analyse du risque qui se traduit par la mortalité des abeilles à la suite du non respect des paramètres techniques des traitements, ii) soit par l'analyse dans le laboratoire de ses produits (miel, pollen et nectar).

En effet, un modèle de surveillance écologique, plus souvent fait intervenir des opérations mathématiques, pour agréger des variables afin de fournir une valeur indicatrice qui renseigne sur le risque que peut engendrer pour un environnement, l'utilisation des insecticides.

4.3.2. Méthodologie adaptée

Notre approche suivie pour construire un indicateur biologique (cas d'abeille) s'inspire des ouvrages, rapports et bases de données disponibles (système de décision pour l'évaluation des effets non intentionnels des produits phytosanitaires sur l'environnement (les abeilles), Fiche ECOBAG , Programme ADEME « Bioindicateurs de qualité des sols », 2009 ; SGS, 2007 ; guide pour l'utilisation des tests écotoxicologiques du GTTE/CIPRL, 2002). Elle est simple et consiste à comparer les données de terrain avec les valeurs de références. Ainsi donc, lors des pulvérisations, on ne peut pas a priori exclure que l'utilisation des produits chimiques ne puisse pas présenter un risque pour plusieurs espèces non-cibles dont les abeilles. C'est pourquoi, il conviendrait d'examiner plus profondément le risque qu'il peut représenter pour les organismes récepteurs biologiques (bioindicateurs) au niveau du terrain.

4.3.3. Evaluation des effets des pesticides sur les abeilles

La surveillance écologique des écosystèmes naturels est fondée sur un ensemble de méthodes d'essais (sur le terrain ou au laboratoire) déjà disponibles dans la littérature scientifiques. Les données référencées aident à comparer les résultats obtenus. Cette comparaison prouvera si les abeilles sont exposées aux insecticides utilisés pendant les opérations de traitement. Le risque peut être évalué en comparant le danger c'est-à-dire des valeurs toxicologiques de référence pour cette espèce, à l'exposition c'est-à-dire à la contamination potentielle de l'espèce (Bolduc, 2003). Une surveillance efficace doit considérer quatre niveaux : i) Etat de santé des écosystèmes : cela concernera : Les observations sur le terrain de risques d'exposition ; ii) la connaissance des propriétés physico-chimiques des insecticides c'est-àdire références bibliographiques de la toxicité (DL50) et la persistance (DT50) des insecticides ; iii) un modèle conceptuel qui prendra en compte les indicateurs écologiques spécifiques aux insecticides donnés, iv) La mesure ou l'appréciation du danger et du degré de l'exposition à travers le taux de mortalité observé suite à l'utilisation sur le terrain ou au laboratoire des doses variées des insecticides. Dans ce cas, on procède à : a) l'évaluation du risque à travers : le danger probable ; l'exposition ; l'indice du risque dont on pourra apprécier le degré de dangerosité à travers cinq classes ;

b) l'élaboration des principes de la gestion du risque encouru par les abeilles dans son environnement par : i) la fixation des seuils du risque (5 classes : 1^ère classe : négligeable, 2ème classe : faible, 3^ème classe : moyen, 4^ème classe : dangereux et 5^ème classe : très dangereux) ; ii) la fixation des zones de traitements sans risque (zone tampon ou zone à risque) ; l'apport des mesures réparatrices en cas des intoxications immédiates ou différées. Pour ce faire, il sera nécessaire de considérer certains principes d'identification et de caractérisation du problème qui pourrait surgir lors des traitements et qui pourrait influencer l'état de santé des écosystèmes : i) l'identification de la zone à traiter c'est-à-dire le territoire concerné par le traitement qui regroupe la végétation, l'état phénologique et la période) ; ii) la surveillance environnementale (mortalité et le déclin des populations des abeilles etc.) ; iii) l'analyse au laboratoire du risque en utilisant différentes doses des insecticides ; iv) les plaintes des apiculteurs (signalement des symptômes observés) ; v) les études écotoxicologiques des insecticides ; vi) la vérification des doses recommandées ou dose de repère admise (SGS, 2007). Cela pourra nécessiter des enquêtes au préalable sur les dangers potentiels et sur l'exposition de la population des abeilles. Cette enquête pourra élucider les effets de perturbation et la fixation de seuils de danger (Bolduc, 2003). De façon générale, l'évaluation du risque pour la santé des écosystèmes comprendra quatre étapes principales : i) l'identification du danger (analyse du risque à travers l'exposition) qui permettra de reconnaître et à présenter une situation ou un insecticide pourra comporter un risque pour les abeilles dans leur milieu (voies d'exposition, effets etc.) ; ii) la caractérisation du danger qui servira principalement à définir les doses de l'insecticides pour lesquelles des effets néfastes sur les abeilles sont susceptibles de se manifester ; iii) l'estimation de l'exposition nous permettra de calculer les doses auxquelles les abeilles sont exposées en raison de la contamination en tenant compte des différentes voies de pénétration de l'insecticide dans l'organisme de l'insecte ; iv) l'indicateur de risque permet d'estimer quant à lui le seuil du risque et son incertitude en mettant en relation les informations sur les caractéristiques toxicologiques ou écotoxicologiques de l'insecticide et les doses d'exposition.

4.3.4. Analyse du risque à travers le danger

Les variables à considérer :

a) le produit : i) la toxicité _(DL50 orale, cutanée (mg/kg), _CL50 par inhalation (mg/l) ; ii) La Demi-vie _(DT50 sol, eau, air, végétation et sédiment) ; b) le milieu : i) le type et l'état phénologique de la végétation et ii) les conditions météorologiques (la vitesse et la direction du vent) ;

c) Au moment du traitement : i) dose recommandée (g/ha) ; ii) surface à traiter ; iii) mode d'application ; iv) surface tampon ; v) surface affectée par la dérive. Les valeurs de référence (effets écotoxicologiques) : elles sont estimées à partir d'essai de toxicité sur les abeilles.

4.3.5. Calcul du danger (D)

Danger (D) = Dose x Exposition x Temps d'exposition

En général, le danger se révèle comme l'effet susceptible de se produire c'est-à-dire l'effet d'une substance sur un être vivant. Un paramètre très important est à considéré ; la probabilité du produit de se retrouver dans l'air, C'est la _DT50 dans l'air (inhalation) ou _DT50 dans l'organisme de l'insecte. Alors l'équation pourra aussi dépendre de ce paramètre.

On écrira aussi : Danger (D) = Dose x Exposition x DT50

Dans le cas d'une bioaccumulation, D = Dose x Exposition x _DT50 x BCF

DT50 : la demi-vie du produit utilisé

BCF : facteur de bioaccumulation obtenu à partir d'une équation utilisant kow (coefficient de partage Octanol et l'eau).

4.3.6. Calcul de l'Exposition (E)

L'exposition est nécessaire pour que le danger se produise. Elle nous aide à évaluer la probabilité de trouver une substance active donnée en concentration toxique dans un milieu. Alors si la substance existe dans le milieu, on procède à la mesure de ce produit dans l'environnement. Ainsi la modélisation devient un outil de choix pour la prévention.

Exposition (E) = Dose x Toxicité x Temps d'exposition Ou E = Dose x _DL50 ^x DT50 Sur la base de cette hypothèse de probabilité = 1, on a Exposition = Dose x Toxicité x 1

Les facteurs qui influencent l'exposition sont généralement : i) la végétation traitée (attractive ou non) ; ii) la date et heure de traitement ; iii) la dose recommandée ; iv) la dose appliquée ; v) le mode d'application ; vi) la largeur de la zone tampon pour les déperditions par dérive ; vii) la surface traitée/surface totale ; viii) la persistance du produit

4.3.7. Indicateur de Risque Environnemental (IRE)

L'indicateur de risque environnemental (IRE) tient compte des propriétés physico-chimiques des insecticides utilisés. Elles conditionnent leur devenir et leur comportement dans l'environnement de méme que leur potentiel écotoxicologique (c'est-à-dire les effets toxiques pour les espèces animales ou végétales) (Marie-Hélène et al., 2003).

Les paramètres considérés dans la détermination d'un indice de risque environnemental sont généralement : i) l'impact sur les invertébrés terrestres ; ii) l'impact sur les oiseaux ; iii) l'impact sur les organismes aquatiques (poissons et autres) ; iv) la mobilité ; v) la persistance dans le sol ; vi) le potentiel de bioaccumulation ; vii) la dose d'application et le type de végétation (SGS, 2007). Pour connaitre le risque réel que courent les abeilles, on peut utiliser des valeurs provenant du rapport Toxicité/Exposition appelé Indice de Risque ou indicateur de risque.

Pour le calcul de l'IRE, il faut avant tout connaitre les paramètres de la matière active :
- les propriétés physico-chimique (voir annexe : tableau 12) ;

- les propriétés écotoxicologiques (voir annexe : tableau 10) ;

- les paramètres des préparations commerciales et les lieux d'utilisation (la dose

recommandée ; la quantité appliquée et le type de la végétation ;

- les organismes retenus (ceux qui sont régulièrement utilisés).

Application : l'impact sur les abeilles est évalué à partir des quotients d'exposition orale (Qeo) ou par contact (Qec) pour les abeilles (SGS, 2007). Ainsi : Qeo = Qec = Dose Quantité de produit/Toxicité (Dose en ml/ha ou g/ha ; DL50 orale ou par contact en ug/abeille). Les effets indésirables sur les abeilles sont négligeables quand Qeo ou Qec < 50. (IRE) = Toxicité / Exposition

Par des essais de terrain ou au laboratoire, on peut parvenir à fixer des seuils de risque d'exposition. Pour cela, le processus comprendra :

- une étude bibliographique des paramètres, des propriétés physico-chimiques et écotoxicologiques des insecticides utilisés dans la lutte antiacridienne (voir annexe tableaux 10 et 12) ;

- l'identification du problème d'une manière générale : les abeilles sont-elles

exposées aux produits de traitements lors des opérations de la lutte antiacridienne ?

- procéder au calcul de l'indice de risque.

Si le risque est élevé alors le traitement est suspendu (pas de traitement) et les effets indésirables seront évalués selon les âges (adultes ou larves), les sexes et selon la communauté (colonie) le produit est retiré si le seuil de risque est élevé (de 4 à 5). Mais ce risque dépendra de la persistance du produit dans l'air ou sur le feuillage.

Si le risque est faible on pourra changer les conditions d'essais (du terrain au laboratoire ou vise versa), le mode de contamination : donner une alimentation contaminée) ;

- l'étape suivante doit concerner l'analyse de la probabilité pour que les abeilles soient contaminées (les corrections des incertitudes d'essais pour la prise de décision).

4.3.8. Caractérisation du Risque

v' Négligeable : aucun effet sur l'insecte donc l'écosystème ne peut être victime de perturbation par le produit utilisé.

v' Faible : la dose utilisée n'a pas d'effets visibles sur l'environnement sauf quelques perturbations.

v' Moyen : on peut observer quelques cas de mortalité des insectes au cours des pulvérisations ou aux abords des nids.

v' Dangereux : on note un pourcentage élevé de mortalité chez les abeilles.

v' Très dangereux : on peut assister à l'extinction totale de la population des abeilles.

Perspectives

L'utilisation des bioindicateurs ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine de la lutte antiacridienne. C'est-à-dire permet : i) la détermination des espèces indicatrices biologiques réelles des écosystèmes terrestres et aquatiques des zones du Criquet; ii) le choix judicieux des pesticides lors des opérations de la lutte antiacridienne ; iii) la planification raisonnée des opérations de lutte en tenant compte des espèces exposées ou en danger et au-delà, les indicateurs biologiques menacés ; iv) la recherche des produits moins dangereux (alternatifs) pour les organismes non-cibles ; v) la prédisposition des solutions/mesures d'atténuation ou réparatrices en cas d'accidents involontaires ou de pollution/contamination lors des traitements.

Conclusion

A l'issu de cette étude, nous sommes amenés à conclure que la question des impacts des pesticides en général et ceux utilisés en lutte antiacridienne est extrémement vaste mais n'a quasiment jamais été abordée avec plus d'attention dans son ensemble surtout dans le Sahel (sauf quelques études menées par CERES-LOCUSTOX, les années 1991, 1998, 2002). La majorité des chercheurs considère le facteur "pesticides" comme l'une des composantes à priori perturbateurs/modificateurs des milieux terrestres ou aquatiques. Si aujourd'hui, on peine à isoler le paramètre, "pesticides" des autres paramètres contraignants pour les écosystèmes, beaucoup d'études permettent néanmoins d'appréhender l'impact observé sur les individus, les populations ainsi que les communautés pendant les opérations de lutte antiacridienne. On connaît maintenant qu'il y a une diversité de la sensibilité des différentes espèces/populations aux variations des conditions environnementales qui découlent des caractéristiques écologiques des différentes espèces. Il est très difficile d'appréhender de manière immédiate les changements ou l'évolution à long terme des pesticides dans l'environnement. Comme il est très difficile de conclure sur l'impact d'une substance chimique sur les organismes vivants, on fait généralement appel à l'écotoxicologie qui se penche sur les études des paramètres objectifs comme la toxicité des insecticides, leur mode d'action etc. Face aux lacunes de la chimie conventionnelle, il est apparu un nouvel outil qui permet de suivre la qualité (santé) des milieux. Ainsi les bioindicateurs - biomarqueurs constituent cet outil d'évaluation de la qualité de l'environnement.

Il permet d'apporter un complément aux analyses chimiques des produits agresseurs de l'environnement et peuvent procurer une bioévaluation à moyen et long termes des expositions et dommages à différents niveaux d'organisation biologique. Connaissant les modifications ou perturbations à un niveau de la chaîne trophique, on peut apporter des solutions ou mesures de rétablissement par de actions d'atténuation des conséquences de ces perturbateurs ou agresseurs qui sont les pesticides.

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Annexes

Tableau 5 : Exemple de contamination par différents pesticides

Type de pesticides	Contamination indirecte	Contamination directe
Organochlorés	Crustacea, Ephemeroptera et Plecoptera	Totalité du zooplancton et du benthos menacés
Organophosphorés	Heteroptera et Coleoptera de surface (surtout les dytiscidea), Ephemeroptera et Trichoptera, Odonata et zygoptera	Plus les Cladocera, Amphipoda et Diptera
Carbamates	Crustacea, Ephemeroptera Trichoptera, Odonata et Zygoptera	Totalité du zooplancton et du benthos menacés
Pyréthrinoides	Crustacea, Coleoptera, Heteroptera, Trichoptera, Ephemeroptera Odonata et Zygoptera	Totalité du benthos sauf Mollusca
Inhibiteurs de croissance	Macrocrustacés, zooplancton et autres arthropodes	Tous les arthropodes
Phényl-pyrazoles	Micro-et macrocrustacés, mollusques bivalves, organismes filtrants	Tous les arthropodes

Source : Colin, 2002

Tableau 6: Caractéristiques toxicologique et écotoxicologique des Pesticides Utilisés dans la Lutte Antiacridienne.

Insecticides	Organismes non cibles (toxicité aiguë voie orale DL50/ CL50 (mg kg-1))
	Mammifères	Oiseaux	Poissons (Toxicité aiguë 96 heures)	Abeilles (Toxicité aiguë 48 heures LD50 (jig abeille^-1))
Chlorpyriphos	66 (Rat) Elevé	13.3 (Coturnix coturnix Elevé	0.0013 (Oncorhynchus mykiss) Elevé	0.059 Contact Elevé
Malathion	1178 (Rat) Modéré	359 Colinus virginianus Modéré	0.018 Oncorhynchus mykiss Elevé	0.16 Contact Elevé
Fénitrothion	330 (Rat) Modéré	2.3 Phasianidae Elevé	1.3 Oncorhynchus mykiss Modéré	0.16 Contact Elevé
Deltamethrine	87 (Rat) Elevé	> 2250 Colinus virginianus Faible	LC50 (mg l^-1) 0.00026 Oncorhynchus mykiss Elevé	0.0015 Contact Elevé
lambda cyhalothrine	20 (Elevé)	> 3950 (faible)	0.00021 Lepomis macrochirus(Elevé)	0.038 Contact (Elevé)
diflubenzuron	> 4640 (Rat) Faible	> 5000 Colinus virginianus Faible	> 0.13 Oncorhynchus mykiss Modéré	> 25 Oral Modéré
Téflubenzuron	> 5038 (Rat) Faible	> 2250 Colinus virginianus Faible	> 0.0065 Lepomis macrochirus ^Elevé	72 Oral ^Modéré

Source : Base de données PPDB, 2010

Tableau 7: Classification des Pesticides selon leur Toxicité.

Classification OMS des pesticides selon le risque
Catégorie	DL50 pour les rats (m.a./kg de poids corporel)
	Voie orale		Voie cutanée
	Solides	Liquides	Solides	Liquides
Ia	5 ou moins	20 ou moins	10 ou poins	40 ou moins
Ib	5 à 50	20 - 200	10 à 100	40 à 400
II	50 à 500	200 à 2 000	100 à 1 000	400 à 4000
III	Plus de 500	Plus de 2 000	Plus de 1 000	Plus de 4 000
IV	Plus de 2 000	Plus de 3 000

Source Cressman, 2001

Tableau 8: Caractéristiques Physico-chimiques des Pesticides Utilisés en Lutte Antiacridienne.

Groupe chimique	Nom chimique	Formule chimique	Mode d'action	Mode d'action biochimique/ exposition
Organophosphorés	Chlorpyrifos	C9H11Cl3NO3PS Masse moléculaire: 350.6	contact et ingestion	inhibiteur de L'acétylcholinestérase (AChE) possibilité d'effets cumulatifs
	Fenitrothion	C9H12NO5PS Masse moléculaire: 277.2	large spectre contact et par ingestion	Inhibiteur de L'acétylcholinestérase (AChE) possibilité d'effets cumulatifs.
	Malathion	C10H19O6PS2 Masse moléculaire: 330.4	contact, ingestion et de l'action des voies respiratoires	Inhibiteur de l'acétylcholinestérase (AChE) possibilité d'effets cumulatifs
Pyréthrinoïdes	Deltaméthrine	C22H19Br2NO3 ; Poids moléculaire (g mol^- 1) : 505.2	La substance peut être absorbée par l'organisme par inhalation de ses aérosols et par ingestion.	inhibiteur de la synthèse de la chitine
	Lamdacyalothrine	C23H19ClF3NO3 ; Poids moléculaire (g mol^- ^1) : 449.85	contact et par ingestion. Certaines propriétés de répulsion. La substance peut être absorbée par l'organisme par inhalation de fines poussières ou de	modulateur des canaux sodiques La substance peut avoir des effets sur le système nerveux périphérique, entraînant des convulsions ou de l'ataxie.
			brouillards
Inhibiteurs de croissance	Diflubenzuron	C14H9ClF2N2O2 ; Poids moléculaire (g mol-1) : 310.68	contact et ingestion	agit en inhibant la synthèse de la chitine
	Téflubenzuron	C14H6Cl2F4N2O2 ; Poids moléculaire (g mol-1) :381.11	Systémique	inhibiteur de la synthèse de la chitine

Source : Base de données PPDB, 2010

Tableau 9: Devenir des Pesticides dans les milieux aquatiques et les milieux terrestres.

Pesticides	Milieux	caractéristiques
Fénitrothion	Milieu aquatique	8 ug/L à 2,6 ug/L, 6 jours Après traitement dans une mare
	Milieu terrestre	138 mg/kg de feuille de mil humide, 1 heure après traitement avec 450 g m.a/ha (Demi-vie : 24 heures avec pluie ; Délai de carence pour le fourrage : 5 jours
Chlorpyriphos	Milieu aquatique	La concentration et la persistance dans l'eau dépend du type de formulation : elles sont plus importantes avec les EC et P. l'hydrolyse augmente avec la température ; elle diminue de 2,5 à 3 fois à chaque baisse de température de 10°C ; la Demi-vie varie de 35 à 78 jours à 25°C et pH 7,0
	Milieu terrestre	30 mg/kg végétation humide ; 1 heure après traitement avec 240 g m.a/ha ; Demi-vie : 36 heures avec indifférence à la pluie ; Délai de carence pour le fourrage : 7 jours ; moins persistant dans le sol à pH élevé ; Demi-vie non affecté par la texture et la matière organique.
Malathion	Milieu aquatique	Soluble dans l'eau et à cet effet peut être un risque pour les eaux souterraines ; Demi-vie : moins de 1 semaine
	Milieu terrestre	96 mg/kg de feuille de mil humide : 1 heure après traitement avec 240 g m.a/ha ; Demi-vie :
		60 heures avec pluie ; Délai de carence pour le fourrage : 3 semaines ; moins persistant dans le sol ; Demi-vie : 1 á 25 jours ; dégradation rapide avec la lumière.
Deltamétrine	Milieu aquatique	Dispersion dans l'eau est relativement rapide lié á une rapide adsorption par les particules en suspension.
	Milieu terrestre	1,2 á 2,2 mg/kg de végétation humide ; 1 heure après traitement avec 15 g m.a/ha ; Demivie : 45 heures en période de pluie et 136 heures en l'absence de pluie ; Délai de carence pour le fourrage : 7 á 14 jours
Diflubenzuron	Milieu aquatique	Demi-vie de 1 á 5 jours dans les marres temporaires assez élevée peut accélérer la disparition du produit dans l'eau.

Source : CERES-locustox ; 2008

Tableau 10: les pesticides reflétant le danger pour des organismes non cibles

Organismes non cibles	Fenithrothion	Chlorpyriphos	Deltamétrine	Diflubenzuron
Oiseaux	+	+		-
Poissons	-	++
Invertébrés aquatiques
Cladocera	++	+	++	++
Copepoda	-	-	-	-
Ostracoda	-	-	-	-
Macro crustacés
Anostracea	-
Decapode (crevette)	++	++	++	++
Hémiptera
Notonectinda	++	++	++	-
Corixidae	++	+	++	-
Gerridea	++	++	+	-
Coleoptera
Dyticidae	++	++	++	-
Hydrophilidae	++		++	-
Odonate (larves)	+		+
Diptera
Chironomidae (larves)	-	+
Invertébrés terrestres
Coleoptera
Tenebrionidae	++	-	-	-
Carabidae	-	+		+
Coccinellidae	++	+	++
Hymenoptera
Braconidae	++	+	++	++
Ichnemoidae	+	-	++	++
Sphecidae	+	-		+
Diptères utiles	+			+
Termites	+		-	-

+ signifie effets peu toxiques

++ signifie effets très toxiques

-Ne signifie pas d'effets (non toxique) vide signifie pas de données

Source : CERES-locustox ; 2008