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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
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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).
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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
HARC DVUL RSIN NFON NIHU NIAR NSEM NPAD
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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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)
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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.
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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
Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342 : 65-79 — 74 —
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
Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342 : 65-79 — 75 —
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
Bull. Fr. Pêche Piscic. (1996) 341/342 : 65-79 — 7 6 —
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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