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Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342 : 65-79 — 65 —

LES DIATOMÉES ET LES INDICES DIATOMIQUES DANS LES RÉSEAUX DE MESURE DE LA QUALITÉ DES COURS D'EAU

FRANÇAIS : HISTORIQUE ET AVENIR.

J . PRYGIEL (1), M . COSTE (2),

avec la collaboration technique d e J . BUKOWSKA.

(1) Agence d e l'Eau Artois-Picardie, 764 boulevard Lahure, 59508 Douai Cedex et Laboratoire d 'Ecolog ie Numér ique, U.S.T. Lille, 59650 Vil leneuve d 'Ascq Cedex, France.

(2) CEMAGREF Bordeaux, 50 avenue d e Verdun, B.P. 3, 33610 Cestas, France.

Reçu le 11 mars 1996 Received 11 March, 1996

Accepté le 25 juillet 1996 Accepted 25 Juty, 1996

R É S U M É

L'uti l isation des d ia tomées et des indices d ia tomiques dans les réseaux français de mesure de la qual i té des eaux a débuté en 1970, sur la Seine. Un regain d' intérêt s'est manifesté à partir des années 1990, avec des appl icat ions sur les bassins Rhône-Médi ter ranée-Corse, Artois-Picardie, Rh in -Meuse et Adour-Garonne. En 1994, les Agences se sont associées avec le CEMAGREF pour mettre au point un indice d ia tomique appl icable en routine sur l 'ensemble du territoire français, et pour promouvoi r et faci l i ter son ut i l isat ion en réseau de survei l lance. Cet indice d ia tomique doi t rejoindre l ' Indice Bio logique Global Normal isé au sein du volet biologique d u futur sys tème d 'évaluat ion de la qual i té des cours d 'eau , actuel lement en cours de réalisation. Les déve loppements doivent désormais porter sur la consol idat ion de cet indice au niveau français, ainsi que sur des tests dans plusieurs pays européens.

D I A T O M S A N D D I A T O M I N D I C E S I N T H E N E T W O R K S F O R Q U A L I T Y

M E A S U R E M E N T O F F R E N C H W A T E R C O U R S E S : S H O R T H I S T O R Y A N D F U T U R E .

S U M M A R Y

The use of d ia toms and diatom indices in the networks for measurement of the quality of French watercourses was initiated on the Seine in 1970. As f rom 1990, appl icat ions in the Rhône-Méditerranée-Corse, the Artois-Picardie, the Rhin-Meuse and the Adour-Garonne basins reflected a renewed interest. In 1994, the six French Water Agencies associated wi th CEMAGREF to elaborate a practical d iatom index liable to be used routinely in the whole French territory, and to promote and facilitate its use in monitor ing networks. This d ia tom index should take its place next to the Global Biological Standardized Index in the biological sect ion of the future quality assessment system for watercourses, at présent being elaborated. Further developments should, therefore, focus on the consol idat ion of this index in France and on tests in différent European countries.

RAPIDE H ISTORIQUE

L'intérêt des organismes français gest ionnaires de la qual i té des eaux pour les d iatomées, en tant qu ' ind icateurs de la quali té des eaux, remonte aux années 70. A l' initiative de l 'Agence d e l 'Eau S e i n e - N o r m a n d i e , COSTE et L E Y N A U D (1974) on t p roposé une p remière gri l le

Article available at http://www.kmae-journal.org or http://dx.doi.org/10.1051/kmae:1996006

http://www.kmae-journal.org

http://dx.doi.org/10.1051/kmae:1996006

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SOUS-GROUPES \ 1 2 3 4

1

Achnanthes afïïnis Achnanthes linearis et var. Cymbella microcephala Cymbella sinuata Navicula tridentula fo. parallela

10 9 8 7

2 Amphipleura pellucida Cymbella affinis. Gomphonema constrictum v. capitata Gomphonema intricatum v. pumila Fragilaria capucina et var.

9 8 7 6

3 Cymbella lanceolata Cymbella prostrata Gyrosigma attenuatum Gyrosigma spencerii v. nodiferum Navicula gracilis

8 7 6 5

4 Cymbella cistula Gomphonema olivaceum et var. Navicula cryptocephala v. intermedia Navicula pupula et var. Surirella ovata

7 6 5 4

5 Cymbella tumida Navicula gregaria Navicula viridula et var. Nitzschia filiformis Synedra pulchella

6 5 4 3

6 Diatoma elongatum et var. Gomphonema abbreviatum Gomphonema parvulum et. var. Navicula accomoda Navicula gothlandica

5 4 3 2

7 Navicula mutica et var. Navicula neoventricosa Navicula vaucheriae Nitzschia clausii Synedra affinis

4 3 2 1 Figure 1 : Gril le de qual i té d ia tomique mise au point sur la Seine à partir de l 'analyse factoriel le des

cor respondances (d 'après C O S T E et L E Y N A U D , 1974).

F igure 1 : Se ine d ia tom quality grid, elaborated start ing f rom the factorial analysis (according to

C O S T E and L E Y N A U D , 1974).


d ia tomique pour la déterminat ion de la qual i té des eaux en mil ieu fluviati le, à partir d 'un jeu de

données portant sur 39 stat ions, répart ies entre les sources de la Seine et Rouen, et sur 350

espèces. Cette gril le comprenai t 55 espèces (figure 1).

Une prospect ion des stat ions permanentes de l'Inventaire National (précurseur du Réseau

National de Bassin) a été réalisée en 1977 par le CEMAGREF au cours de trois campagnes de

p ré lèvements , comp lé tées par d e s réco l tes ponc tue l les en 1978-1979 et 1980. Les 189

échant i l lons examinés et les 300 espèces recensées ont condui t à la mise au point de la première

version de l ' Indice de Polluosensibi l i té Spéci f ique ou IPS, et de l ' Indice Diatomique Générique

ou IDG (COSTE in CEMAGREF, 1982). Ces deux indices ont été proposés à l 'occasion d'une

synthèse b ib l iographique des techniques b io logiques d 'évaluat ion de la qual i té des eaux, réalisée

par le CEMAGREF à la demande de l 'Agence Rhône-Médi ter ranée-Corse. Ce premier IPS était

basé sur la déterminat ion de 263 espèces, auxquel les avaient été attr ibués des coeff icients de

sensibi l i té à la pol lut ion et de valeur indicatr ice. L'Indice Générique reposait, quant à lu i , sur la

déterminat ion de 42 genres selon la classi f icat ion de BOURRELLY (1981). Une méthodologie

complè te basée sur cet indice et comprenant des clés d e déterminat ion a été proposée pour 88

genres et sect ions par RUMEAU et COSTE (1988). Une ult ime version de cet indice a été proposée

par COSTE et AYPHASSORHO en 1991 . Basée sur 174 genres et sect ions, cet te nouvel le version

de l'IDG prend en comp te la révision taxonomique au genre de ROUND et al. (1990).

Une nouvelle grille, di te grille CEE-1988, a été proposée en 1990 au terme d 'un contrat

CEE mené conjo intement par l 'Unité d 'Ecolog ie des Eaux Douces des Facultés Universitaires

Notre Dame de la Paix (Namur) et le CEMAGREF de Bordeaux (DESCY et COSTE, 1990) (figure 2).

Cette gril le, comprenant 208 espèces, a été testée sur plus de 300 cours d 'eau européens. 155

stat ions de l 'Inventaire National de 1987 ont été sélect ionnées pour les tests français, d e même

que 30 stat ions du réseau de mesure Rhône-Médi ter ranée-Corse en 1988 (DESCY et COSTE,

1989) (figure 3).

Gl G2 G3 G4 es G6 G 7 G8 GRILLE D'INDICES DIATOMIQUES CEE (1988) AMIN ALIB ALAN DITE AMMO GPAR HAMP AVEN

DTCR APED ALAR FCVA NACI NMIN NCOM NACO

EPEC CHIN CCAE MVAR NJOU GLIG NGOE NCPL

GANT DEHR CPRO NLAN NPUP NATO NMLF NPAL

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MCIR FCAP GMIN NSOC NPAE NMMU NSM0 NZSU

NSIN NDIS GOLI RABB SFJRE NSBM NVEN NUMB

G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8

AHEL ABIO ACLE ACOA ASAT AEH AFLE APEL APUS AVIT CCES CEHR CGRA CSLE

SGI DANC DHME EARC EBIL EEXI ERKO ETUR FRSA FVIR GCLA G CLE GOOL NACD NBRY SGI 10 9 8 7 6 5 4 3 NEAF NGPE NHAN NPSL NRAD NREI NRHY NSPD NSTL NTRI PNOB RGIB SUN STAN

AN0R CAFF CBAC CCIS CCYM CELL CHEL CLAN CHIC CNAV CPED CPLA CSIL CS0L

SG 2 CTGL DÛBL FCON FVUL GAFF GGRA GN0D GTRU GYAC GYAT NACU NCTE NIAN NINO SC2 9 8 7 6 5 4 3 2 NMEN NREC NSBH NSBL NTPT NVER NZAG PGIB PSCA PVÎR SACU SANG

ACON AEXG A0BG FBRE FLEP FPIN GM1C GAUG G TER NCPR NCOT NCUS NDEC NDRA

SG3 NEXI NGRE NKEU NIFT NIGF NIGR NIR0 NZTE NKOT NLSU NLAT NUN NS10 MTEN SG3 8 7 6 5 4 3 2 1 NV1R NVRO STKR SULN

ADEL ASPH BPAR CAMP CMEN GSCA NAUR NAMC HAMP NON NCLA NDEB NDUB HHAL

SG4 NIFR N1NC NINT NIPU NLEV NLVI NMUT NMVE N0BT NPHY NPRO NPYG NRCS NSAL SG4 7 6 5 4 3 2 1 0 NSHR NSIG NSLE NTRY PM1C PMBR SIDE S0V1 FPUL FFAS

Figure 2 : Grille d ia tomique CEE mise au point en 1988 dans le cadre d'un contrat d 'études C E E

(d 'après D E S C Y et C O S T E , 1990).

Figure 2 : C E E d ia tom grid des igned in 1988 in the f r a m e w o r k of an EEC contract (according to

D E S C Y and C O S T E , 1990).

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I nd i ce C E E 8 8 en c o t e / 2 0

E T E 1988

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Figure 3 : Appl icat ion de l'indice d ia tomique C E E aux stat ions du R é s e a u Nat ional de Bassin du

bassin R h ô n e - M é d i t e r r a n é e - C o r s e (d 'après D E S C Y e t C O S T E , 1989) .

Figure 3 : C E E d i a t o m index a p p l i c a t i o n on t h e Na t iona l M o n i t o r i n g N e t w o r k of t h e Rhône -

Méd i te r ranée -Corse basin (according t o D E S C Y and C O S T E , 1989).

C'est également en 1988 que les d ia tomées et les indices d ia tomiques ont été retenus

pour l 'évaluation de la qual i té des eaux du bassin Artois-Picardie (PRYGIEL, 1991). Les premiers

tests, réalisés sur le bassin versant de la S o m m e , ont conf i rmé l' intérêt de ces bioindicateurs,

no tamment pour l 'étude des grands cours d 'eau et des mil ieux canal isés. Ils ont également

mont ré tout l ' intérêt d e l ' IPS, en tant que m o d e d 'expression et de présentat ion des résultats.

Cet indice a, par la suite, fait l 'objet d 'appl icat ions diverses sur de pet i ts bassins versants

tels que la Mare à Goriaux (PRYGIEL et COSTE, 1990), l 'Aa (PRYGIEL ef al., 1996), la Sensée

(PRYGIEL, 1994) et la Garonne (EULIN ef al., 1993). En 1990, un premier suivi de la totalité

des stat ions de mesure du bassin Arto is-Picardie a été réalisé dans le cadre d 'une convent ion

e n t r e l ' A g e n c e d e l 'Eau A r t o i s - P i c a r d i e e t le C E M A G R E F d e B o r d e a u x ( C O S T E et

AYPHASSORHO, 1991). Six indices ont été testés sur 355 relevés et p lus de 500 espèces , grâce

à un programme informat ique permet tant le calcul des indices et la gest ion des inventaires

d ia tomiques (LECOINTE et al., 1993). Les résultats de cet te é tude ont permis de conclure à la

supérior i té de l'IPS pour la mise en év idence de diverses altérations de la qual i té d e s eaux

(PRYGIEL et COSTE, 1993a), et une première car te de la qual i té hydrobio log ique des cou rs d'eau

du bassin Artois-Picardie a été éditée en 1992 (figure 4).

L'IPS étant difficile à mettre en oeuvre dans le cadre d 'opérat ions de routine, différentes

approches ont été explorées en vue de rechercher une techn ique uti l isable par les services

gest ionnaires de la qual i té des eaux (PRYGIEL et COSTE, 1993b). Les premiers t ravaux visant

à l 'élaboration d 'une méthodo log ie prat ique ont été entrepris à t i tre expér imental sur le bassin

versant de l'Aa, à partir de 86 relevés et 242 espèces. La technique uti l isée a ensuite été

t ransposée à l 'ensemble des relevés effectués dans le bassin Artois-Picardie. Il en a résulté un

indice prat ique Artois-Picardie (I.D.A.P.), reposant sur 91 espèces et 45 genres (PRYGIEL ef al.,

1996).

A la suite des travaux menés en Arto is-Picardie, des invest igat ions ont été entreprises

par l 'Agence de l'Eau Rhin-Meuse en 1992 (LENOIR et COSTE, 1994). L'étude des communautés

d e d ia tomées benthiques a été réalisée sur 220 stat ions d u Réseau National de Bassin (RNB),

au cours de deux campagnes intervenues en juin et septembre. La prospect ion de 10 stations

supplémentai res, menée conjo intement , a permis par ailleurs d'évaluer l ' impact des f luctuat ions

saisonnières sur les est imat ions b io log iques de la qual i té des eaux, obtenues à l'aide des

invertébrés et des d ia tomées. Ce sont , au to ta l , 975 relevés d ia tomiques qui ont donné lieu au

calcul de 8 indices d ia tomiques, dont l 'IPS. Les résultats montrent que les corrélat ions les plus

élevées avec la phys ico-ch imie sont ob tenues en juin sur substrat végétal , et en septembre sur

substrat inerte. Les corrélat ions avec la phys ico-ch imie moyenne des deux mois précédant le

prélèvement b io logique sont à peine plus élevées que celles obtenues avec la phys ico-chimie

moyenne annuelle, et conf i rment les résultats obtenus en Artois-Picardie. La prospect ion du

bassin Rhin-Meuse s'est poursuivie en 1993 et 1994 avec l 'Université de Bordeaux, au rythme

de deux campagnes annuelles sur 118 stat ions du RNB.

En 1994, l 'Agence de l'Eau Adour -Garonne a entrepris une prospect ion des stat ions RNB

de son bassin (COSTE et al., 1995). 71 stat ions ont été échant i l lonnées au cours d 'une unique

campagne estivale. 26 spectres éco log iques relatifs au p H , à la salinité, aux niveaux t rophiques

ou saprob iques (DENYS, 1991 ; HAKANSSON, 1993 ; HOFMANN, 1994 ; VAN DAM ef al., 1994)

ont é té testés. L'ensemble des résultats ob tenus a été représenté car tographiquement , grâce à

un interfaçage entre le logiciel d e calcul indiciel et le Sys tème d ' In format ion Géographique

ARCINFO (Environmental Sys tems Research Institute Inc.) utilisé par les Agences d e l'Eau

(figure 5).

Figure 4 : Appl icat ion de l ' Indice de Polluosensibilité Spécif ique du C E M A G R E F (IPS) à l 'ensemble

des stat ions hydrologiques du bassin Artois-Picardie pour le mois de septembre 1990

(d 'après A G E N C E DE L'EAU Artois-Picardie, 1992).

Figure 4 : Appl icat ion of C E M A G R E F ' s Spécifie Pollut ion-sensit ive Index (IPS) to the who le Artois-

Picardie basin ne twork for September 1990 (according to A G E N C E DE L'EAU Artois-

Picardie, 1992).

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• b é t a m e s o - b e t a - a l p h a m e s o s a p r o b e s

100 Km b e t a - a l p h a m é s o - a l p r i a m é s o s a p r o b e s

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Figure 5 : Appl icat ion des spec t res s a p r o b i q u e s au bassin A d o u r - G a r o n n e ( H O F M A N N , 1994)

(d 'après C O S T E e t al., 1995).

Figure 5 : Appl icat ion of the saprobic spec t ra to t h e A d o u r - G a r o n n e bas in ( H O F M A N N , 1994)

(according to C O S T E et al., 1995).

En 1995, enf in, l 'Agence de l 'Eau Rh in -Meuse a conf ié à l ' Inst i tut médico- léga l de Strasbourg la réalisation d e deux campagnes d' inventaires d ia tomiques sur les canaux de la région de Strasbourg. Dans le m ê m e temps , l 'Agence d e l 'Eau Rhône-Médi ter ranée-Corse confiai t au CEMAGREF d e Bordeaux une é tude sur l ' impact de la pol lut ion tox ique sur les peuplements d iatomiques du Rhône.

Des études méthodo log iques ont également été entreprises par l 'Université Pierre et Marie

Cur ie, avec le concours f inancier de l 'Agence Se ine-Normand ie . Cet te co l labora t ion s'est

t radui te, en 1995, par un D.E.A. (VÏZINET, 1995) et se poursuit actuel lement dans le cadre d'une

thèse d'Universi té.

Mise au point d'un indice d iatomique pratique applicable sur l 'ensemble du territoire national

Face à l'intérêt croissant des Agences de l'Eau et des organismes gest ionnaires de la qual i té des eaux pour les d ia tomées, il a été décidé, débu t 1994, de met t re au point une méthodo log ie pratique uti l isable sur l 'ensemble du réseau de mesure f rançais. Ce projet est réalisé dans le cadre des études inter-agences, et compor te trois volets dont l 'exécut ion a été conf iée à l 'Agence de l 'Eau Artois-Picardie.

SAPROBIES - HOFMANN 1994 ( T a x o n s pr is e n c o m p t e e n p o u r mil le)


Indice Biologique Dia tomées (I.B.D.)

Cet te étude a été lancée en août 1994 et fait l 'objet d 'un co- f inancement Agences de l 'Eau-

C E M A G R E F de Bordeaux. D'une durée de 18 mois, le projet doit se traduire par la mise à

d i s p o s i t i o n d e s u t i l i sa teurs po ten t ie l s de la m é t h o d o l o g i e d ' un gu ide c o m p l e t , inc luant

n o t a m m e n t :

- des recommandat ions pour l 'échanti l lonnage des d iatomées et la préparat ion des lames

d 'observa t ion ,

- un ouvrage de déterminat ion pratique des d iatomées prises en compte dans le calcul

de l ' I .B.D.,

- un outi l de calcul spéci f ique à l'I.B.D.

Une base de données a d 'abord été constituée. Cette dernière cont ient 1332 inventaires

réal isés, entre 1977 et 1994, par le CEMAGREF sur les réseaux de mesure français. A ces

inventaires sont associés 14 paramètres de la qual i té des eaux, dont les valeurs sont issues des

bases d e données des six Agences de l'Eau ( température, pH , conduct iv i té , mat ières en

suspens ion , oxygène d issous, pourcentage de saturat ion en oxygène dissous, DBOs, DCO, NTK,

N H / , NO2", NO3, PO43", CI"). Faute de données suff isantes, la chlorophyl le et le phosphore total

n 'ont pas été pris en comp te . La méthodologie s 'appuie sur l 'analyse de la co-structure de deux

t a b l e a u x (ch imie et b io logie) (CHESSEL et MERCIER, 1993) et sur l 'ut i l isat ion de prof i ls

é c o l o g i q u e s en f r é q u e n c e et en p robab i l i t é d e p résence , conso l i dée par la t e c h n i q u e

d 'échant i l lonnage boots t rap (EFRON, 1982). Au terme de la première phase d 'étude, cet Indice

B io log ique Diatomées repose sur l ' identif ication de 209 espèces, dont 57 appariées (espèces

t rès p roches , regroupées au sein d 'un i tés taxonomiques).

Des tes ts ont été réalisés sur l 'ensemble des six grands bassins hydrographiques, à raison

de qu inze stat ions de prélèvement par bassin. Ces tests doivent permettre de vérifier la pert inence

d e ce t indice sur de nouveaux relevés.

Des informat ions plus détail lées sur la mise au point et le fonct ionnement de cet indice

sont données par LENOIR et COSTE (1996).

Stage d e formation Indice Biologique Diatomées

Un stage d' init iat ion à l 'échanti l lonnage et à la systémat ique des diatomées ainsi qu 'au

ca lcu l de l ' Indice Biologique Diatomées a été organisé en novembre 1995 à l ' intention des DIREN

(Direct ions Régionales de l 'Environnement), en vue d 'une appl icat ion sur le Réseau National de

Bass in . Ce s tage s'est tenu à l 'Agence de l'Eau Artois-Picardie et a été réalisé en col laborat ion

a v e c le C E M A G R E F et le C o n s e i l Supér ieu r d e la P ê c h e (CSP). La p r é s e n c e de 29

hydrob io log is tes des Services d 'Etude des Milieux Aquat iques (SEMA) témoigne de l'intérêt des

DIREN pour les d ia tomées. Cet intérêt devrait se traduire par une mise en oeuvre progressive de

la m é t h o d e . Ce l le -c i démar re ra dès 1996, avec que lques premières app l i ca t ions à t i t re

expér imenta l .

Créat ion d'un C D R O M Indice Biologique Diatomées

Ce projet a pour but d e créer un outi l convivial permettant la déterminat ion des 209 taxons

entrant dans le calcul de l ' Indice Biologique Diatomées, et le calcul de l ' indice. L'accent sera

n o t a m m e n t m i s sur la p a r t i e « s y s t é m a t i q u e », a v e c la m ise au po in t d ' u n s y s t è m e

d e dé te rm ina t i on mul t icr i tères or ig inal . Ce système sera bât i à part ir de p lanches-photos

or iginales « scannér isées » et d ' images numérisées. Cet outil sera proposé sous la forme d 'un

CD R O M Mac-PC bi l ingue (français-anglais). Ce logiciel sera largement diffusé auprès des

ut i l isateurs potent ie ls d e la méthode, y compris auprès des enseignants des universités et de

l 'enseignement secondaire. La concept ion de ce CD ROM devrait démarrer début 1996, pour

s 'achever débu t 1997.


AVENIR D E S D I A T O M É E S ET D E S I N D I C E S D I A T O M I Q U E S D A N S LE FUTUR SYSTÈME D'ÉVALUATION DE LA QUALITÉ DES C O U R S D'EAU

Déve loppement d'un nouveau Sys tème d'Evaluat ion d e la Qual i té des Milieux Aquatiques (SEQ Cours d'Eau)

Ce nouveau sys tème est actuel lement en cours d 'é laborat ion dans le cadre des études

inter-agences. Il fait suite à l 'étude inter-agences « Bases de déf in i t ion d 'un sys tème d'évaluation

de la qualité des cours d 'eau » (AGENCES DE L'EAU, 1991), qui compor ta i t no tamment une

enquête auprès des pr incipaux uti l isateurs des grilles de qual i té des eaux. Ce système est

composé de trois volets : un volet « eau » (SEQ Eau) actuel lement achevé et en cours de rodage ;

un volet « milieu physique » (SEQ Mil ieu Physique) en cours de réalisation et un volet « biologique »

(SEQ Bio), dont l 'élaboration devrait débuter au cours du premier semest re 1996. La confrontat ion

des trois SEQ permett ra d 'est imer le niveau de qualité des cours d 'eau (SEQ Cours d'Eau).

Ce nouveau système est dest iné à se subst i tuer aux systèmes actuels. Ceux-c i sont

fondés sur la grille de qual i té des eaux de 1971 , qui comb ine qual i tés physico-chimique et

hydrobio logique. D'une part, ces systèmes ont évolué d e façon dif férenciée au sein de chaque

bassin ; d 'autre part, ils ne prennent pas en compte les nouvelles connaissances relatives

notamment à l 'eutrophisat ion et les micropol luants, et demandent à être complé tés .

L'ENSEMBLE DES RESULTATS DU SEQ-EAU EN UN POINT

Qualité

• Très bonne • Bonne • Moyenne • Mauvaise • Très mauvaise

Ex.: Le Var à Nice le 13/06/90 à 11h30 • Très bonne

Aptitude • Bonne de l'eau • Moyenne à remplir • Mauvaise les fonctions • Très mauvaise

E3 L'altération influence peu la fonction

Altérations

Particules en suspension

Matières organiques et oxydables

Matières phosphorées

Phytoplancton

Nitrates

Matières azotées

Micro-organismes

( QUALITE DE L'EAU )

Classe Indice de qualité de qualité

Potentialités biologiques

( F O N C T I O N S ET USAGES^)

A.E.P. Loisirs Abreuvage Aquaculture

Figure 6 : Pr incipe généra l du Sys tème d'Evaluation de la Quali té des eaux (SEQ Eau). Application

à la rivière Var, à Nice . A.E.P. = Al imentat ion en Eau Potable (d 'après A G E N C E S D E L'EAU,

projet) .

Figure 6 : Genera l principle of the Water Quality Assessment Sys tem (SEQ Water ) . Application t o

the River Var, in Nice . A.E.P. mean ing « drinking water supply » (according to A G E N C E S

DE L'EAU, project) .

Etats des fonctions


Le SEQ Eau (figure 6) permet, dès aujourd'hui, une évaluation complète de la qualité de

l 'eau fondée sur la not ion d 'al térat ion (regroupement de paramètres de même nature ou de m ê m e

effet). Le SEQ Eau définit un état pour chacune des 5 fonct ions présentées et indique l'état dans

lequel se t rouvent les fonct ions pour chacune des 8 altérations actuel lement prises en compte .

Le SEQ Eau offre aussi la possibi l i té de comparer le degré de satisfact ion des usages avec ce

qu i est souhai té , d' identif ier la ou les altérations qui posent priori tairement problème, et de définir

un object i f d e restauration de la qual i té des eaux pour chaque altération concernée.

Le SEQ Biologique (SEQ Bio)

Le SEQ Bio est actuel lement en cours d e lancement. Deux volets sont envisagés :

- volet 1 : élaborat ion d 'un outi l opérationnel à cour t terme, s 'appuyant sur les variables

b io log iques d isponib les et éprouvées (macro-invertébrés et diatomées). Cet outil devra être

cohérent avec les autres SEQ, no tamment avec le SEQ Eau ;

- volet 2 : proposi t ion d 'une architecture pour un système d'évaluat ion de la qualité des

b iocénoses , qui serait opérat ionnel à moyen terme, cohérent avec les autres SEQ et qui intégrerait

l 'outi l p récédent . Ce système devra, en outre, intégrer les outi ls b io logiques actuel lement en cours

d e réal isat ion (indice Poisson), ainsi que les déve loppements méthodo log iques qui seront

p roposés dans le cadre de cet te étude.

Place des d iatomées dans le SEQ Bio

L'I.B.D. rejoindra prochainement l'I.B.G.N. au sein du SEQ Bio. Cet indice repose sur

l 'examen de variables b io logiques dépendant essentiel lement de la quali té de l'eau (matières

o rgan iques et sal ini té, dans le cas présent). Il est tou te fo is poss ib le d 'ut i l iser toutes les

potent ia l i tés des diatomées, et de mett re au point des techniques permettant la mise en évidence

et la quant i f icat ion d'al térat ions de la qualité des eaux. De nombreuses possibil i tés existent

d e p u i s les c lass i f i ca t ions au téco log iques réalisées après compi la t ion des données de la

l i t térature (FABRI et LECLERCQ, 1984 ; DENYS, 1991 ; HOFMANN, 1994 ; VAN DAM et al., 1994)

et mises en oeuvre dans les bassins Adour-Garonne (COSTE et al., 1995) et Artois-Picardie

(f igure 7), jusqu 'aux techn iques de reconstruct ion de pH ou des condi t ions t rophiques proposées

par les paléol imnologues (CHARLES et SMOL, 1994 ; HALL et SMOL, 1992).

Saprobies selon Van Dam et al. (1994) Trophie selon Van Dam et al. (1994)

• oligosaprobe

• Bmesosaprobe

O atphamesosaprobe ;

e a l p h a m é s o ->polysabrobe

m polysaprobe

• meso-eutrophe

eeutrophe

@ hy pereutrophe

D indifférent

Figure 7 : Appl icat ion de deux spect res écologiques relatifs au niveau t rophique et au niveau saprobique sur la rivière C la rence (bassin Artois-Picardie) .

F igure 7 : Appl icat ion of t w o ecologica l spectra concern ing the trophie level and the saprobic level

to t h e River C la rence (Artois-Picardie basin).

Le pr inc ipal obstacle à une pleine utilisation du potentiel b ioindicateur des diatomées est

d 'o rd re systémat ique, puisque ces techniques requièrent des déterminat ions à l 'espèce. Il est

c e p e n d a n t permis d 'espérer que la mise en oeuvre de l ' indice nat ional , qui requiert une

déterminat ion spéci f ique l imitée à que lque 200 unités spécif iques, const i tuera une première


étape vers une plus large uti l isation de ces bioindicateurs. La prise en c o m p t e de plusieurs types

d'al térat ions autoriserait une plus grande homogénéi té entre les SEQ Eau et Bio, et donc une

améliorat ion du système d'évaluat ion de la qual i té des cours d 'eau.

U n s e c o n d o b s t a c l e c o n s i s t e en l ' a b s e n c e , à ce jour , d ' u n vé r i t ab le p r o t o c o l e

d 'échant i l lonnage des dif férents mil ieux aquat iques (CAZAUBON, 1991). Il est dès à présent

possible d 'émett re des recommandat ions quant à la nature d u substrat à échanti l lonner, à la

surface à prélever, et au nombre d ' indiv idus à compter. Certains types de cours d 'eau, comme

les rivières médi terranéennes (CAZAUBON, 1988 ; C A Z A U B O N et LOUDIKI , 1986), posent

cependant de nombreux problèmes, et d e nombreuses quest ions demeurent quant à l ' influence

du type de substrat sur la compos i t ion des peuplements d ia tomiques (KOSYATOVAef al., 1991 ;

VIZINET, 1995).

Les diatomées dans le suivi de la qualité des eaux en Europe

Les d iatomées, et le pér iphyton en général, sont assez largement util isés pour l 'évaluation

de la qual i té des eaux en Europe (WHITTON et al., 1991). Le pér iphyton apparaît part icul ièrement

bien adapté au suivi des cours d 'eau des pays Scandinaves c o m m e la Finlande (ELORANTA,

1991), la Norvège (LINDSTROM, 1991) et la Suède (JARLMAN, 1991), ainsi que pour les cours

d 'eau à régime hydraul ique élevé. Plusieurs pays tels que l 'Autr iche (PIPP, 1991 ; PIPP et ROTT,

1994), la Républ ique t chèque et la Slovaquie ont une longue t radi t ion dans l 'étude du périphyton

(MARVAN, 1991). Dans la plupart des cas, le pér iphyton est util isé dans le cadre d u système des

saprobies (LHOTSKY et MARVAN, 1991), avec bien souvent un recours aux substrats artificiels

(ROTT, 1991 ; HURLIMANN et al., 1991). Les d ia tomées du pér iphyton sont également utilisées

en Al lemagne pour l 'est imat ion de la qual i té des eaux, m ê m e si aucun véri table réseau de mesure

n'existe. La méthode proposée par LANGE-BERTALOT (1979) y a été largement appl iquée, y

compr is en Autr iche (ROTT et PFISTER, 1988, 1990 in SCHIEFELE et SCHREINER, 1 9 9 1 ) > en

Suisse (STRAUB et GLAUSER, 1995). Cet te t echn ique a été repr ise par STEINBERG et

SCHIEFELE (1988), et SCHIEFELE et SCHREINER (1991), pour prendre en compte les aspects

t r oph iques . La récen te c o m p i l a t i o n des ca rac té r i s t i ques t r o p h i q u e s et sap rob iquès des

diatomées réalisée par HOFMANN (1994) sépare également les effets d e la matière organique et

de l 'eutrophisation.

A part les études de mise au point des indices d ia tomiques menées en Belgique sur la

Sambre et la Meuse (DESCY, 1979) et les Ardennes (LECLERCQ et MAQUET, 1987), la plupart

des études relatives aux indices d ia tomiques ont été menées en France. L'existence d' indices

éprouvés à l'échelle d 'un grand territoire c o m m e la France, et sur tout la mise au point de logiciels

de calcul des indices d ia tomiques c o m m e Omnidia, ont permis une plus large application en

Europe. Ainsi, GILL (1989, in FERREIRA, 1991) a util isé divers indices d ia tomiques sur t rois rivières

du Portugal et a conc lu à la supérior i té de l ' indice de DESCY (1979). M U N O Z et PRATT (1994)

ont appl iqué l ' indice CEE sur la rivière Llobregat et ont mont ré , une fois de plus, l ' intérêt des

diatomées pour la mise en évidence de changements rapides d e la qual i té des eaux. Plus

récemment, les indices d ia tomiques, et no tamment l 'IPS, ont été appl iqués avec succès en Galice

(Espagne) par ECTOR (1993), en Finlande par ELORANTA et KWANDRANS (1996), et en Pologne

par KAWECKA ef al. (1996). Une étude des per formances des indices d ia tomiques sur des cours

d 'eau anglais et écossais réalisée par KELLY ef al. (1995) a mont ré , d 'une part , que l'IPS et surtout

l'IDG étaient des indices part icul ièrement bien adaptés aux mesures en réseau et, d 'autre part,

que l 'approche de ROUND (1993), basée sur une zonat ion en 5 c lasses de rivières et une vingtaine

d 'espèces indicatr ices (ROUND, 1991), n 'apportai t aucune amél iorat ion par rapport aux indices

d iatomiques.

Perspectives

Les d ia tomées const i tuent un des meilleurs groupes bio indicateurs de la qual i té des eaux

de surface cont inentales. Histor iquement, les premiers indices ont été développés dans le bu t

de fournir aux gest ionnaires de la qual i té des eaux une méthode b io log ique appl icable aux grands

cours d 'eau et aux mil ieux artif icialisés. Diatomées et macro- inver tébrés n'ont cependant pas la

même valeur indicatr ice. Les d ia tomées ont une taille mic roscop ique, un cycle de reproduct ion


beaucoup plus rapide que celui des invertébrés, et une relative indifférence à l' influence du

subst ra t . Auss i , les indices d ia tomiques et les indices invertébrés const i tuent- i ls des méthodes

complémenta i res . Les mult iples appl icat ions réalisées depuis les années 70, en France c o m m e

à l 'étranger, de m ê m e qu 'une mise à jour régulière des bases de données écologiques et

t axonomiques , ont cont r ibué à rendre de plus en plus fiables les est imat ions de la qualité des

eaux données par l 'IPS et les d ia tomées en général. Après avoir fait l 'objet d 'appl icat ions dans

la p lupar t des grands bassins hydrographiques français, l'IPS commence désormais à être

largement uti l isé dans quelques pays européens.

Un premier co l loque européen sur le thème « Use of Algae for Monitor ing Rivers » s'est

t e n u , en mai 1991 , en A l lemagne à Dùsseldorf (WHITTON et al., 1991). A cet te occasion, avaient

été présentés les t ravaux réalisés en France et plus part icul ièrement dans le bassin Artois-

Picardie. Le second Workshop, qui s'est tenu en septembre 1995 à Innsbruck (Autriche), a permis

de dresser un bilan de l 'avancement des projets présentés en 1991 . Il semble que la France soit

un des pays les plus avancés dans le domaine de mesure de la qual i té des eaux par des

méthodo log ies algales uti l isables en routine. La méthodologie développée s 'appuie sur des

prof i ls éco log iques et pourrai t s'avérer faci lement t ransposable à d 'autres pays, moyennant des

tes ts en vue d 'adapter la liste d 'espèces à prendre en compte et une éventuelle redéfinition des

prof i ls écologiques.

Les travaux à venir devraient s'orienter, tout d 'abord, vers une consol idat ion de l'I.B.D. par

une série de prélèvements dest inés à mieux couvrir l 'ensemble des si tuat ions hydrologiques du

terr i to i re f rançais. Plusieurs zones tel les que la Bretagne, le Languedoc-Rouss i l lon ou les

Pyrénées s'avèrent, en effet, insuff isamment prospectées. Cette extension pourrait également

t o u c h e r que lques p a y s r ivera ins c o m m e la Be lg ique , le G r a n d - D u c h é d u L u x e m b o u r g ,

l 'A l lemagne, la Grande-Bretagne, l'Italie ou l 'Espagne. Les inventaires réalisés en 1988, lors de

la va l idat ion d e l ' indice CEE, devraient permettre d'évaluer les possibi l i tés d'ut i l isation de l ' indice

pra t ique nat ional dans un contexte européen. Les efforts porteront également sur la promot ion

de cet te technique et sur le développement des techniques basées sur les caractérist iques

éco log iques des d iatomées. Des tests des spectres écologiques portant sur la matière organique,

la sa l in i té , le niveau t r oph ique ou le p H , seront réal isés à l 'échel le des g rands bass ins

hydrograph iques .

R E M E R C I E M E N T S

Je t iens à remercier ici les membres du groupe inter-agences Thème C « Connaissance

et caractér isat ion du mil ieu aquat ique », pour leurs commentai res et remarques.

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