Modélisation en écotoxicologie des sols cultivés

Céline C. Pelosi (1) , Michel Bertrand (2) , Jean Roger-Estrade (2) , Christian Mougin (1)

1 PESSAC - Physicochimie et Ecotoxicologie des SolS d'Agrosystèmes Contaminés
2 Agronomie

L’intensification des pratiques agricoles et notamment l’utilisation d’intrants chimiques comme les pesticides a provoqué une perte de la biodiversité dans les agrosystèmes. Au sein du compartiment sol, les vers de terre remplissent d’importantes fonctions agroécologiques puisqu’ils participent à l’évolution de la matière organique et de la structure du sol. Ils sont des indicateurs de la biodiversité, de la fonctionnalité et de la qualité du sol et peuvent servir d’outil pour évaluer l’impact des systèmes de culture. Dans le contexte actuel d’agriculture durable qui vise à assurer la production agricole en préservant les ressources naturelles et la fourniture de services écosystémiques, il existe un intérêt croissant pour la valorisation de la composante biologique des sols d’agrosystèmes. Dans cette optique, il est nécessaire de comprendre et de pouvoir prédire l’impact des pratiques culturales et en particulier de l’utilisation de pesticides sur les communautés de vers de terre au champ ainsi que sur leur devenir. Si les pesticides ont généralement des effets peu marqués sur la mortalité des vers de terre à dose agronomique, ils peuvent entrainer des effets à plus longs termes sur la population et le fonctionnement du système en affectant la croissance, la reproduction et l’activité de ces organismes. L’étude des impacts écotoxicologiques passe par une explicitation des relations entre devenir des contaminants, exposition des organismes et réponse biologique (ex. fitness, adaptation). WORMDYN est un modèle stochastique de dynamique d’une population de vers de terre au champ, basé sur un modèle matriciel de Lefkovitch. WORMDYN simule l’évolution des densités de Lumbricus terrestris avec un pas de temps hebdomadaire. Ses variables d’entrées sont la température et l’humidité du sol, ainsi que la densité de vers au début de chaque simulation. La population est structurée en quatre stades de développement. Les paramètres du cycle de vie dépendent de la température et de l’humidité du sol, qui définissent des classes de conditions environnementales. L’estimation des paramètres du modèle a été effectuée grâce à la littérature et une analyse de sensibilité a permis de désigner les paramètres influençant fortement les sorties du modèle. A partir du travail effectué sur le modèle WORMDYN, il s’agit de modéliser les effets directs des pesticides sur les paramètres démographiques des vers de terre (et leur adaptation) en prenant en compte les effets des pratiques culturales sur le devenir de ces contaminants. Ce projet nécessite un couplage d’approches (i) au laboratoire (in vitro) pour l’étude des relations entre concentration en pesticide, concentration dans le sol, bioaccumulation dans les vers de terre et effets sur les organismes (estimation des paramètres, effets sur plusieurs générations, réponse adaptative et coût de l’adaptation) et (ii) de modélisation (in silico) pour simuler la dynamique des populations au champ en présence de contaminants. Pour rester proche des conditions naturelles de champ, nous orientons nos études vers l’étude des effets des pesticides utilisés à doses agronomiques et en situation de stress combinés (sécheresse/pesticides).

Domaines: Sciences agricoles

Céline C. Pelosi, Michel Bertrand, Jean Roger-Estrade, Christian Mougin. Modélisation en écotoxicologie des sols cultivés. SEFA, Jul 2012, Lyon, France. ⟨hal-01004234⟩