Au-delà de la surface tranquille des étangs, on découvre en réalité de véritables « fantômes moléculaires ». Ce sont les résidus laissés par les pesticides utilisés en agriculture. Même si la substance initiale a été interdite depuis longtemps, ses produits de transformation, qui peuvent parfois être encore plus dangereux, ont la capacité de rester présents pendant une longue période. Et si nous changions notre façon de voir les étangs ? Les considérer comme des registres biochimiques des pollutions passées pourrait nous aider à mieux surveiller la santé publique et à prendre des décisions plus avisées concernant les réglementations actuelles.
Sous la surface calme des étangs, surtout ceux qui sont liés à l'agriculture, se trouve une contamination qui n'est pas visible mais qui est partout. Parmi toutes les substances chimiques qu'on surveille dans les milieux aquatiques, 86 % ne sont pas les pesticides eux-mêmes, mais plutôt les produits issus de leur dégradation. Ce paysage est dominé par des composés dérivés du chlorothalonil, un pesticide qui a été interdit en Europe et en Suisse dès 2019. Ces dérivés ont d'abord été repérés en Suisse, puis signalés dans des stations de traitement d'eau potable en France.
Ces « fantômes moléculaires », que les analyses habituelles négligent souvent, jouent pourtant un rôle dans la dégradation progressive de la qualité de l'eau. Dans une étude scientifique publiée en 2025, nous avons montré qu'ils modifient le comportement et le fonctionnement interne de petits crustacés d'eau douce, plus précisément des Gammarus roeseli, qui sont utilisés comme indicateurs biologiques sensibles.
Ces organismes, qui sont à la fois témoins et victimes des pollutions chimiques répétées dans leur environnement, nous racontent une histoire inquiétante. Cette histoire est inscrite dans leur propre corps, et les simples analyses chimiques ne peuvent pas la décrypter.
La mémoire chimique des étangs
Les étangs ne sont pas de simples étendues d'eau, mais plutôt des archives vivantes des activités humaines qui se déroulent aux alentours. En étant souvent reliés aux rivières, ils absorbent l'héritage chimique des pratiques agricoles, sous forme de métabolites issus des produits phytopharmaceutiques, aussi appelés produits de transformation (PT).
Même lorsqu'un pesticide est retiré de la vente, son empreinte chimique reste présente. Les PT, qui résultent de la dégradation d'une molécule principale, peuvent ainsi demeurer longtemps dans l'eau, les sédiments ou les organismes vivants. Pendant longtemps, ils sont restés invisibles car peu connus et peu étudiés, mais ils nous rappellent que la contamination de l'environnement n'est pas seulement un problème d'aujourd'hui, mais aussi une mémoire du passé.
Nous vivons donc avec les traces laissées par des produits chimiques qui étaient utilisés à d'autres époques, quand on comprenait encore mal leurs effets. Et pourtant, nous continuons de faire la même erreur : autoriser la vente de produits dont les conséquences ne sont pas bien comprises. Ainsi, nous transmettons de nouveaux problèmes à nos enfants.
Même quand on interdit un pesticide, ses dérivés sont toujours présents
L'herbicide atrazine, qui est interdit depuis 2003, est un bon exemple de ce problème. Ses métabolites sont encore détectés vingt ans après son interdiction dans de nombreuses zones d'eau en France.
Les avancées de la recherche et les nouvelles connaissances ont mené à des lois plus strictes, comme le Règlement européen (CE) no 1107/2009. Ce règlement empêche la mise sur le marché de substances qui restent longtemps dans l'environnement ou qui s'accumulent dans les organismes.
La relation entre l'être humain et son environnement reste compliquée. L'histoire que nous commençons à comprendre grâce aux outils d'analyse utilisés en écotoxicologie, qui combinent des approches chimiques et biologiques, devrait nous aider à faire de meilleurs choix aujourd'hui et à éviter de les regretter demain.
Le fongicide chlorothalonil, interdit en 2019, est un exemple récent de ce décalage entre la décision des autorités et la réalité dans l'environnement. Son métabolite R471811 se retrouve aujourd'hui dans de nombreuses eaux de surface et souterraines en Europe. Pour l'instant, il n'y a pas vraiment de preuves qu'il présente un danger avéré, mais cela pourrait être réévalué dans cinq, dix ou trente ans.
Ces restes chimiques montrent la lenteur des cycles naturels de l'environnement, qui sont souvent difficiles à comprendre ou à mesurer. Ils soulignent aussi les limites de nos politiques de retrait des produits, qui peuvent agir rapidement, mais qui sont inefficaces face à la persistance des problèmes passés et à la grande quantité de substances chimiques encore autorisées (422 en Europe en octobre 2025).
Expositions chimiques invisibles, ou difficiles à saisir ?
Les milieux aquatiques sont exposés à un ensemble complexe de polluants que les scientifiques appellent l'exposome chimique. Cela signifie l'ensemble des substances auxquelles un organisme ou un écosystème est exposé au cours de sa vie.
Même si les substances actives sont surveillées grâce à la réglementation européenne, les PT passent souvent inaperçus. Un seul pesticide peut donner naissance à plusieurs molécules filles, qui sont parfois plus durables et se déplacent plus facilement que la molécule d'origine. On sait encore très peu de choses sur leur toxicité, avec peu de tests disponibles, peu de standards pour les analyser et très peu de données sur leurs effets combinés. Par conséquent, une part importante des risques nous échappe encore.
Dans une étude précédente, réalisée en 2024, sur les étangs agricoles dans le nord-est de la France, nous avions déjà constaté que plus d'une molécule détectée sur deux était un PT dont le profil écotoxicologique était encore inconnu. Autrement dit, une partie du danger reste littéralement dans l'ombre.
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Des crevettes pour sonder l'eau des étangs
Les grands fleuves et rivières font l'objet de suivis réguliers. Les étangs, en revanche, sont moins étudiés et considérés comme négligés par la limnologie (la science des eaux douces stagnantes). Pourtant, ils sont nombreux dans nos paysages et abritent une grande diversité d'espèces comme des poissons, des oiseaux, des amphibiens, des reptiles, des insectes et diverses plantes. Ils jouent aussi un rôle de lien entre les terres agricoles et les nappes phréatiques. En étant exposés aux polluants au fil du temps, ils agissent comme une « mémoire tampon » entre les champs cultivés et les milieux naturels, entre les eaux de surface et les nappes souterraines.
Pour explorer cette mémoire chimique, notre équipe a utilisé une méthode de biosurveillance active, qui consiste à employer des organismes vivants pour évaluer la qualité de l'eau. Cette approche implique de placer des organismes sentinelles dans l'environnement étudié afin d'observer leurs réactions biologiques. Cela se fait en parallèle de l'analyse chimique de l'exposome, mentionné plus haut (l'ensemble des substances auxquelles le milieu est exposé, et par conséquent, nous aussi).
En combinant ces deux types d'analyses, chimique et biologique, on obtient une indication globale de l'état de santé d'une masse d'eau qui est bien plus représentative que la simple mesure de concentrations de quelques contaminants bien définis.
Plus précisément, nous avons placé de petits crustacés d'eau douce, les Gammarus roeseli, dans sept étangs de Lorraine. Ces étangs étaient situés le long d'un parcours présentant des pratiques agricoles variées (sans activité agricole, en agriculture biologique ou en agriculture conventionnelle). Ces crustacés étaient enfermés dans de petites cages perméables.
Ces gammares, qui vivent discrètement dans les rivières, sont de véritables sentinelles biologiques. Leur façon de respirer, leurs mouvements et l'activité de leurs enzymes reflètent fidèlement la qualité de l'environnement où ils vivent. Pendant une semaine, ces organismes ont été exposés à l'eau et leur état de santé a été suivi. En même temps, dans chaque étang, 136 substances (herbicides, insecticides, fongicides, et leurs PT) ont été recherchées.
Les résultats montrent que les produits de transformation sont largement majoritaires, représentant 86 % des contaminants trouvés. Les dérivés du chlorothalonil et du métazachlore dominaient ces découvertes.
Les gammares ont survécu, mais leur comportement et leur fonctionnement interne ont changé. Un ralentissement de leurs déplacements, des problèmes de respiration et une augmentation des mécanismes de détoxification montrent un premier signe de stress toxique potentiel. Ces réactions biologiques confirment que la contamination, bien qu'étant un problème chimique, affecte profondément les organismes vivants. En d'autres termes, les organismes nous disent ce que les analyses chimiques ne parviennent pas toujours à révéler.
De la science au terrain : comment gérer ce qui est invisible ?
Il reste maintenant à savoir comment intégrer au mieux ces signaux biologiques et cette mémoire chimique dans les décisions prises par les gouvernements et les organismes de réglementation.
Actuellement, la surveillance réglementaire se concentre principalement sur les substances actives qui sont autorisées. Pourtant, le danger va bien au-delà de ces molécules. Il s'étend dans le temps, change de forme, interagit avec d'autres polluants et varie en fonction des conditions environnementales. L'environnement et sa diversité biologique sont également le théâtre de différentes voies de transformation et de déplacement des polluants.
La surveillance doit donc évoluer. Il faut élargir les listes de substances à surveiller, développer les outils biologiques, et surtout, agir avec prudence dans une situation où tout ne peut être mesuré ni prévu : il serait irréaliste de vouloir tout tester et suivre chaque substance imaginable. L'objectif principal est donc de donner la priorité aux composés les plus dangereux et de protéger les environnements les plus fragiles.
Il existe ainsi trois moyens d'améliorer la protection des milieux aquatiques :
élargir la couverture analytique, c'est-à-dire les méthodes et techniques utilisées pour identifier et quantifier les PT issus de la dégradation des pesticides lors des suivis habituels,
renforcer les outils biologiques capables de transformer la complexité chimique en indicateurs écologiques mesurables, par exemple, en utilisant des organismes sentinelles,
enfin, choisir localement les actions de gestion (comme la rotation des cultures, la création de zones tampons sans traitements, une meilleure gestion des déchets et du ruissellement, ou encore la mise en place de systèmes de drainage) qui correspondent aux usages et aux fragilités des territoires.
Des observations récentes montrent que les situations observées en Lorraine sont similaires à celles de sites agricoles en Suisse, dans le canton de Genève. Nous menons des recherches avec la Haute école du paysage, d’ingénierie et d’architecture de Genève (Hépia) sur ce sujet depuis l'été 2025.
Ces problèmes de pollution dépassent les frontières, mais les solutions doivent être trouvées localement. Il faut combiner la restauration de zones tampons (qui aident à réduire le transfert des polluants venant de l'agriculture vers les milieux aquatiques), la diversification des pratiques agricoles et une surveillance combinée de la chimie et de la biologie.
Une écologie de la mémoire
Les étangs sont le reflet de nos paysages agricoles, mais surtout, ils en sont les archives. Ils collectent, filtrent et témoignent des utilisations passées. Reconnaître cette mémoire chimique, c'est accepter que certaines traces mettent des décennies à disparaître.
Les produits de transformation des pesticides ne sont ni secondaires ni nouveaux. Ils représentent une nouvelle génération de micropolluants qui s'ancrent dans la mémoire chimique de nos systèmes agro-écologiques. Les inclure et les prendre en compte, c'est comprendre qu'un étang, même petit, peut raconter une histoire de pollutions passées, mais aussi celle d'une vigilance à retrouver.
À un moment où les politiques de transition agricole s'accélèrent, il est crucial de considérer ces produits de transformation pour éviter que ces fantômes chimiques n'affectent les générations futures. Ce que nous faisons aujourd'hui restera gravé dans la mémoire environnementale de demain. Il nous appartient de choisir l'histoire que ces étangs raconteront aux générations futures.
Gaspard Conseil a reçu des financements de l'Office français de la biodiversité (OFB).
Damien Banas a dirigé le projet CABARETox (ContAmination des matrices Biotiques et Abiotiques par les Résidus phytopharmaceutiques en Étangs : volet écotoxicologie), financé par l'Office Français de la Biodiversité (OFB), dont sont issus les résultats présentés dans cet article.