Evaluation de la contamination des sols et de l’exposition des vers de terre aux pesticides actuellement utilisés

La diversité et la quantité de pesticides de synthèse utilisés à travers le monde est en augmentation, tout comme la surface que représente les zones traitées. La consommation globale de produits phytosanitaires a ainsi progressé de 80% entre 1990 et 2017 et se chiffre aujourd’hui à plus de 4 milliards de tonnes de substances actives par an. Il ne semble par ailleurs pas y avoir de tendance à une diminution de cette dépendance puisque les ventes en Europe sont restées constante entre 2011 et 2018. On compte aujourd’hui 479 substances actives, qui composent les plusieurs centaines de formulations phytosanitaires vendues dans l’union Européenne. Par conséquent et malgré les précautions prises pour réduire la contamination de l’environnement, leur application entraîne inévitablement un transfert par dérive de pulvérisation, volatilisation, infiltration et ruissellement des zones traitées vers des zones non cibles. Ces processus peuvent ensuite causer la contamination de l’air, du sol et de l’eau, ce qui résulte en de graves préoccupations concernant leurs effets sur les services écosystémiques fournis par le sol, les systèmes aquatiques et la faune.

Alors que la contamination de l’eau par les pesticides a été largement étudiée depuis environ 30 ans, les données sur la contamination des sols par les pesticides utilisés actuellement sont étonnamment rares. Aucune information n’est disponible sur la contamination globale des sols (incluant les zones traitées et non traitées) par les multi résidus, sauf pour la classe des néonicotinoïdes. Les animaux vivants en contact étroit avec le sol peuvent être directement exposés aux pesticides et subir leurs effets. Il a été récemment démontré que les concentrations de pesticides actuellement utilisés dans les sols agricoles traités dépassaient les repères toxicologiques pour les vers de terre ou autres invertébrés du sol dans 35 % des sites agricoles étudiés. Or, les vers de terre jouent un rôle essentiel dans la structure, le fonctionnement et la productivité des sols et leur abondance augmente lorsque l’utilisation de pesticides diminue.

En résumé, les connaissances concernant le devenir environnemental et les effets involontaires des pesticides actuellement utilisés sont limitées ce qui entrave la compréhension et l’atténuation de leurs impacts globaux sur les processus écologiques. Suite à ce constat, des recherches coordonnées par des scientifiques de l’INRAE (Institut national de recherche agronomique) ont voulu quantifier le niveau de contamination des sols et des vers de terre, dans des habitats traités et non traités, à 31 pesticides actuellement utilisés. Suite à ces quantifications, une évaluation des risques pour les vers de terre a été établie en se basant sur les données disponibles sur les concentrations environnementales prévues de pesticides dans le sol et les seuils toxiques pour la reproduction des vers de terre.

L’échantillonnage des sols et des vers de terre a été effectué au printemps 2016 dans la zone Ateliers plaine et Val de Sèvre (département des Deux-Sèvres). Au total, 180 sols et 155 populations de vers de terre ont donc été analysés :

Concernant les substances actives recherchées, il s’agissait de 12 herbicides, 10 fongicides et 9 insecticides. Parmi eux, on retrouvait des néonicotinoïdes, triazoles, imidazoles, dinitroanilines, organochlorés, pyréthrinoïdes, …

Le premier fait notable qui ressort de cette étude est qu’elle montre la large contamination des sols à l’échelle d’un paysage agricole puisque 100% des sols échantillonnés dans les champs conventionnels, les parcelles gérées en agriculture biologique et dans les habitats non traités contenaient des pesticides utilisés actuellement. Certaines molécules ont été retrouvées à de fortes concentrations et plus souvent que les autres : Il s’agit du diflufénican, de l’imidaclopride, du boscalid et de l’époxiconazole. Ils ont en effet été retrouvés dans plus de 80% des échantillons. Cela est cohérent avec les résultats précédemment obtenus dans les sols des terres agricoles et est particulièrement préoccupant pour l’environnement en raison de leurs effets négatifs potentiels sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes (notamment l’imidaclopride). Les taux de pesticides retrouvés provenant d’habitats traités ou non suggèrent eux une persistance et/ou des apports plus élevés que prévu.

Un autre résultat frappant est la mise en évidence de la contamination des sols par un mélange de pesticides de familles diverses, ayant donc des caractéristiques chimiques, des modes d’action et des cibles différentes. En effet, un mélange d’au moins un herbicide, un insecticide et un fongicide a été retrouvé dans 90% des sols testés. Cela est d’autant plus remarquable que seul 31 ingrédients actifs ont été recherchés alors qu’environ le double est en réalité utilisé dans la zone étudiée. Dans les cultures de céréales, 11 résidus ont été retrouvés en moyenne par échantillon (soit 35 % des pesticides analysés). En outre, le pourcentage de sols contenant au moins 5 pesticides était de 83 %. Ces résultats sont d’autant plus significatifs qu’ils portent en partie sur des zones non traitées.

L’une des principales conclusions est l’omniprésence des pesticides utilisés actuellement dans tous les habitats du paysage agricole, qu’ils aient été traités ou non. Bien que les concentrations et le nombre de pesticides soient plus élevés dans les sols des habitats qui reçoivent directement des pesticides, il a été identifié différents mélanges de pesticides dans des zones non traitées. Par exemple, une moyenne de 6 pesticides par échantillon a été trouvée dans des champs de céréales biologiques. À notre connaissance, c’est la première fois que des données montrant la contamination étendue des habitats non traités sont rapportées, puisque les études précédentes se sont principalement concentrées sur les champs cultivés traités. Les contaminations de sols non traités pourraient notamment s’expliquer par un transfert horizontal par l’air et l’eau. Plus largement, il semble donc que l’habitat a davantage façonné les profils de contamination que les pratiques agricoles elles-mêmes (conventionnelle contre biologique), ce qui implique que les effets bénéfiques locaux de l’agriculture biologique sont atténuées en raison des apports voisins de plus grandes surfaces traitées avec des pesticides.

Les concentrations mesurées dans les sols dépassaient dans 22% des cas les concentrations environnementales prévues calculées dans le cadre de la méthodologie d’évaluation des risques environnementaux en Europe. Cela conduit à s’interroger sur la pertinence des tests de laboratoire et des approches de modélisation qui sont utilisés pour la réglementation afin d’évaluer la dégradation et l’accumulation de pesticides. En outre, les conditions environnementales locales influencent le transfert, la biodisponibilité et la persistance et, par conséquent, peuvent modifier le devenir des pesticides.

L’étude a également montré que la contamination du sol par les pesticides a conduit à l’accumulation d’un mélange de substances actives dans 92 % des vers de terre échantillonnés, présentant parfois des concentrations élevées (notamment en diflufénican, prochloraze et pendiméthaline). Par ailleurs, les néonicotinoïdes ont par le passé rarement été mesurés dans la faune sauvage à l’exception des pollinisateurs, bien que ces composés soient très préoccupants pour l’environnement. La seule étude concernant l’accumulation de pesticides chez des vers de terre sauvages a fait état de la présence de certains néonicotinoïdes chez des individus, ce qui confirme la capacité des organismes du sol à y être exposés et à potentiellement les accumuler. De plus, Les vers de terre étant la proie principale ou occasionnelle de nombreuses espèces sauvages, le mélange diversifié de pesticides retrouvé dans leurs tissus soulève la question de savoir s’ils pourraient jouer un rôle clé en tant que vecteurs de pesticides dans les chaînes alimentaires et, ainsi, contribuer à mettre en danger leurs prédateurs.

Les résultats de ces travaux soulignent que plusieurs pesticides uniques sont présents dans les sols à des niveaux supérieurs aux seuils de toxicité pour les organismes du sol non ciblés et peuvent donc présenter un risque pour les vers de terre. De plus, en tenant compte de la toxicité potentielle des mélanges, il existe un risque élevé pour près de la moitié des 180 sols échantillonnés, y compris les champs, les prairies et les haies. Cela est conforme aux études révélant les impacts négatifs des pesticides utilisés dans les systèmes de culture sur les populations et les communautés de vers de terre. En outre, ce niveau alarmant de risque est probablement sous-estimé puisque l’analyse n’a porté que sur 31 pesticides alors que le double est en réalité utilisé dans la zone considérée, ce qui peut produire des effets synergiques potentiels. Par ailleurs, l’espèce de ver de terre Eisenia fetida (« vers du fumier ») utilisée dans les procédures d’évaluation des risques s’est révélée moins sensible aux pesticides que d’autres espèces de vers de terre présentes dans les champs cultivés, ce qui peut à nouveau entraîner une sous-estimation des risques calculés. De la même manière, les valeurs de concentrations environnementales prévues et de seuils de toxicité chronique n’étaient pas disponibles pour l’ensemble des molécules considérées.

Les fréquences et taux retrouvés dans cette étude remettent sérieusement en cause la durabilité de l’agriculture chimique conventionnelle. De plus, les habitats non traités tels que les champs biologiques, les haies ou les prairies permanentes sont supposés favoriser la biodiversité mais ces résultats soulèvent la question de savoir s’ils pourraient agir comme des pièges écologiques et nuire aux animaux qui y vivent, en les exposant à des mélanges de pesticides à des concentrations relativement élevées.

La contamination de ces habitats « hors champ » par les pesticides pourrait affecter la résilience des agrosystèmes en empêchant toute possibilité pour ces zones d’agir comme abris et sources de recolonisation. Il a été souligné que l’utilisation de néonicotinoïdes entrave le maintien de la biodiversité et des fonctions et services écologiques que les organismes accomplissent. Cela est confirmé par cette étude qui élargit le propos à plusieurs autres pesticides, notamment les fongicides et les herbicides tels que l’époxiconazole et le diflufénican. La transition agroécologique et les politiques environnementales encouragent la protection et l’extension des habitats semi-naturels dans les paysages agricoles afin de promouvoir la biodiversité et les services écosystémiques. Afin d’atténuer la contamination de ces zones, il faut considérer la réduction de l’usage des pesticides, en tenant compte des surfaces et de l’emplacement des cultures traitées.

Bernhardt et al. (E.S. Bernhardt, E.J. Rosi, M.O. Gessner Synthetic chemicals as agents of global change Front. Ecol. Environ., 15 (2017), pp. 84-90) ont montré que l’augmentation du recours aux des produits chimiques de synthèse (parmi lesquels les pesticides), en termes de quantités totales, de diversité et d’expansion géographique au cours des quatre dernières décennies, a dépassé le taux d’augmentation de la plupart des facteurs de changement climatique bien connus, tels que l’augmentation des concentrations atmosphériques de CO2, la destruction des habitats et la perte de biodiversité. Malgré cette situation, les études portant sur les produits chimiques synthétiques ont reçu beaucoup moins d’attention que celles portant sur les autres agents du changement planétaire, et beaucoup moins de fonds ont été consacrés à ce sujet. Cela représente une lacune critique dans les connaissances en ce qui concerne les progrès scientifiques en matière d’écologie mondiale et la réalisation des objectifs du développement durable.