Indicateurs biologiques
* Les bioindicateurs
Les bioindicateurs sont des espèces ou groupes d'espèces qui par leur présence et/ou leur abondance sont significatifs d'une ou plusieurs propriétés de l'écosystème dont ils font partie. Ce sont en particulier les organismes « sténo », c’est à dire des organismes qui manifestent des exigences strictes à l'égard d'un certain facteur du milieu et ne supportent que de très faibles variations de ce facteur.
exemple:
Le disparition d’espèces sténohalines reflète une modification de la salinité du milieu.
En observant dans un milieu donné, la disparition d'espèces "sténo" vis à vis d'un certain facteur, on peut en déduire que ce facteur a été modifié.
De même, à partir de la connaissance des relations que présentent les organismes vivants envers un milieu pollué par les matières organiques (milieu saprobe), on distingue selon leur affinité pour ce milieu, les espèces
saprophile: qui se plaisent en milieu pollué
saproxène: qui sont indifférentes vis à vis du milieu
saprophobe: qui ne peuvent vivre dans un tel milieu
et par l'observation de l'apparition ou de la disparition de telle ou telle espèce, approcher l'état de pollution du milieu.
Un relevé phytozoologique sur le terrain est donc un outil pour évaluer la nature et l’intensité de la pollution. On peut également utiliser les bioindicateurs dans des conditions artificielles : La truite par exemple, comme tous les salmonidés, est un poisson sténooxybiote (très exigeant quant à l’oxygénation du milieu), qui est utilisé comme test de détection d'une pollution de l'eau.
Les bioindicateurs peuvent être également des espèces qui ont une affinité marquée pour l'élément polluant. C'est ainsi que les lichens sont de très bons indicateurs biologiques de la pollution atmosphérique: ces organismes (formés par l'association d'une algue et d'un champignon vivant en symbiose) n'ont pas de cuticule protectrice, ni de stomates pour régler les échanges gazeux, et ils ont un grand pouvoir d'absorption des polluants présents dans l'air. L'observation des populations de lichens permet de révéler la présence de contaminants : en présence d'air pollué, certaines espèces de lichens disparaissent, d'autres se développent.
Un bon bioindicateur doit présenter les caractéristiques suivantes :
- pertinence : rôle important dans l’écosystème et cohérence avec le problème posé
- fiabilité : large distribution et prélèvement facile
- sensibilité : réponse mesurable
- reproductibilité : réponse similaire à différentes perturbations similaires
On peut ainsi, grâce aux bioindicateurs, évaluer la qualité biologique d'un cours d'eau, par détermination et comptage de la macrofaune d'invertébrés présente (vers, larves d'insectes, crustacés...). A partir de ces observations, on attribue une note, c'est l'indice biotique du cours d'eau, grâce auquel on peut établir un classement : cours d'eau de "bonne qualité", "qualité moyenne", "mauvaise qualité" ... Plus l'indice biotique est faible, plus l'eau est polluée.
Un cas particulier de bioindicateur est représenté par les espèces bioaccumulatrices : ce sont des espèces qui par leur mode de vie et/ou leurs caractéristiques physiques ou métaboliques ont la capacité d’accumuler certains contaminants jusqu'à des niveaux nettement supérieurs au niveau de contamination du milieu physique. Elles permettent ainsi une approche non seulement qualitative mais aussi quantitative.
Ainsi le lombric est un bon bioindicateur de la pollution des sols par le cadmium, car en milieu pollué, sa concentration atteint des valeurs entre 10 et 100 fois celle du sol; les bivalves sont de leur côté de bons bioindicateurs de la pollution des milieux aquatiques.
* Les biomarqueurs
Un biomarqueur est un changement observable et/ou mesurable au niveau moléculaire, biochimique, cellulaire ou physiologique, qui révèle l'exposition présente ou passée d'un individu à au moins une substance à caractère polluant.
Avantage : le biomarqueur donne des informations sur l'état de santé des individus et pas seulement sur la présence du polluant. De plus, il peut témoigner de l'exposition des individus à des composés qui sont métabolisés rapidement et s'accumulent peu dans les organismes
Inconvénients : ils ne sont pas toujours suffisamment spécifiques et il y a des interférences possibles avec d'autres facteurs de l'environnement sans rapport avec la pollution (: "facteurs de confusion").
Un bon biomarqueur doit présenter les caractéristiques suivantes :
- il est de mesure simple et réalisable sur de nombreux individus
- l’intensité de la réponse est liée à la dose et au temps d'exposition
- les variations liées aux facteurs non toxiques sont bien comprises et restent dans des limites acceptables
- les niveaux de base connus
Les biomarqueurs sont des signaux d'alerte précoces et sensibles.
Exemples:
- inhibition ou induction de systèmes enzymatiques
: inhibition des cholinestérases par les insecticides organophosphorés, induction des enzymes à cytochomes P450 par les PolyChloroBiphényls...
- mise en évidence d’adduits à l'ADN témoins de l’attaque par les agents alkylants
- mesure du taux de métallothionéines reflet de la pollution par les métaux lourds (les métallothionéines sont des protéines qui fixent les métaux dans l'organisme et dont la synthèse est induite par la présence de ces métaux)
* Espèces sentinelles
Un système d'espèces sentinelles est un dispositif destiné à collecter systématiquement et régulièrement des données sur les animaux exposés à la pollution environnementale.
Il peut s'agir
- de végétaux
- d'invertébrés terrestres (ver de terre, insectes…) et aquatiques (coquillages, crustacés) : ils sont abondants et faciles à ramasser
- plus rarement de reptiles, amphibiens, oiseaux; ils sont plus difficiles à récolter et sont souvent des espèces à risque, victime de la pollution, parfois même en voie de disparition.
- éventuellement d'animaux domestiques
Une bonne espèce sentinelle doit remplir plusieurs conditions
- être de culture ou d'élevage facile
- avoir une densité de population suffisante
- posséder une aire de dispersion connue
et il faut pouvoir disposer d'animaux témoins non exposés.