L’écotoxicologie est une science récente. Née dans les années 1960, elle étudie comment les polluants chimiques contaminent les écosystèmes et quels sont leurs effets, afin d’aider à prendre des décisions publiques. Aujourd’hui, cette discipline doit s’adapter pour faire face aux nouveaux défis environnementaux.
Depuis les années 1960, l’écotoxicologie est devenue essentielle pour comprendre les conséquences des substances chimiques sur l’environnement. À la frontière entre la toxicologie et l’écologie, elle analyse la pollution des milieux naturels, le parcours et la transformation des polluants, ainsi que leurs répercussions sur les êtres vivants et les mécanismes écologiques. Son objectif principal est d’éclairer les choix des autorités pour encadrer l’utilisation de ces composés.
Pour y parvenir, elle a surtout développé et utilisé des méthodes standardisées pour évaluer rapidement les risques environnementaux. Ces protocoles permettent d’obtenir des résultats fiables, comparables et faciles à communiquer, afin que les décideurs puissent les exploiter rapidement. Ces approches forment aujourd’hui le cadre d’évaluation du risque environnemental (ERA), qui sert de base aux réglementations nationales et internationales. Parmi elles, on trouve notamment le règlement européen REACH, conçu pour protéger la santé humaine et l’environnement contre les dangers liés aux substances chimiques.
Cependant, cette normalisation, qui impose des tests réalisés dans des conditions précises et censées être répétables dans tous les laboratoires, néglige de nombreux processus dits « éco-évolutifs ». En effet, la pollution environnementale a aujourd’hui des impacts non seulement immédiats, mais aussi à long terme, avec des effets qui se transmettent sur plusieurs générations. Il s’agit de conséquences au niveau des populations et des écosystèmes, que l’écotoxicologie actuelle ne parvient pas encore à bien identifier.
C’est particulièrement vrai dans le contexte des changements environnementaux globaux que nous vivons, qui posent des questions inédites pour cette discipline. Les xénobiotiques, c’est-à-dire les substances étrangères à un organisme comme les pesticides, pourraient jouer un rôle important en modifiant la capacité des organismes à s’adapter.
Dans ce cadre, la pertinence de l’écotoxicologie est parfois remise en question. Pourtant, nous pensons qu’elle peut évoluer pour mieux anticiper les effets des polluants.
À lire aussi : Les fantômes des pesticides hantent nos environnements pour longtemps
Des tests utiles… mais incomplets
L’écotoxicologie s’appuie aujourd’hui sur des tests normalisés, souvent validés par l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Ces méthodes sont conçues pour être solides (à la fois fiables et réalisables) et répétables dans différents laboratoires. Pourtant, elles tiennent rarement compte de ce qui se passe après l’exposition aux polluants. Or, certains effets n’apparaissent que bien plus tard, parfois à l’âge adulte après une exposition pendant l’embryon, voire chez les générations suivantes.
C’est le cas de certains perturbateurs endocriniens, pour lesquels une exposition précoce peut provoquer des troubles de la reproduction sur plusieurs générations. Si ces phénomènes commencent à être pris en compte dans certains cadres d’évaluation, ils restent encore largement sous-estimés.
Ces limites s’ajoutent à d’autres. Par exemple, les tests ne considèrent pas les effets des mélanges de substances, car ils étudient chaque polluant isolément (alors qu’en réalité, ils sont présents en combinaisons complexes dans l’environnement). Ils reposent presque exclusivement sur des espèces animales modèles, et simplifient les conditions du laboratoire. Tout cela ignore les interactions entre les êtres vivants et les variations naturelles des milieux.
Un autre problème majeur concerne la diversité génétique au sein des espèces. Pour garantir la répétabilité des expériences, les chercheurs utilisent généralement des lignées d’organismes génétiquement identiques, en considérant la variabilité génétique comme un « bruit » à écarter. Cette simplification pose question.
D’une part, elle réduit la représentativité des résultats : une seule souche ne reflète pas forcément la réponse de toute une espèce.
D’autre part, elle empêche de comprendre comment les populations s’adaptent, notamment face aux pesticides, pour lesquels de nombreuses résistances génétiques ont été observées chez les espèces cibles.
Ce manque de prise en compte a des conséquences non seulement pour les utilisateurs et les fabricants des substances testées, mais aussi pour la santé publique.
À lire aussi : Les pesticides nuisent aux huîtres creuses sur plusieurs générations
Des effets évolutifs encore peu pris en compte
Les polluants ne se contentent pas d’agir à court terme sur les organismes : ils peuvent aussi influencer leur évolution. Pourtant, cette dimension reste encore peu intégrée dans l’évaluation des risques.
Les êtres vivants disposent de plusieurs moyens pour faire face aux stress environnementaux. À court terme, ils peuvent adapter leur fonctionnement grâce à la plasticité phénotypique, qui désigne la capacité d’un même génotype à exprimer différents traits selon l’environnement. Certains de ces ajustements reposent sur des mécanismes épigénétiques, qui modifient l’expression des gènes sans en changer la séquence.
Or, ces mécanismes peuvent être influencés par les contaminants. Ils peuvent perturber le développement, la physiologie ou la reproduction. Certaines de ces modifications peuvent même être transmises à la descendance, ouvrant la porte à des effets intergénérationnels encore mal compris. Cette plasticité épigénétique permet aux organismes de réagir rapidement à un stress environnemental, parfois de manière réversible, mais elle soulève des questions sur la stabilité de ces réponses et leur impact sur l’évolution des populations.
En effet, les polluants peuvent aussi, à long terme, orienter l’évolution des populations. Cette adaptation repose sur une combinaison de processus macroévolutifs et microévolutifs (la microévolution désignant les changements au sein d’une même espèce, et la macroévolution ceux qui concernent la formation de nouvelles espèces ou l’évolution de groupes d’espèces), en lien avec les pressions actuelles.
Ces processus peuvent conduire à l’apparition rapide de résistances, par sélection de variants génétiques, à l’émergence de mutations avantageuses ou encore à la transmission de modifications épigénétiques induites par l’environnement. L’évolution des résistances aux pesticides en est un exemple marquant. Ces dynamiques, parfois rapides, montrent que les polluants ne modifient pas seulement l’état de santé des organismes, mais aussi leur trajectoire évolutive.
Ces mécanismes – plasticité, héritage épigénétique, évolution génétique – jouent un rôle clé dans la façon dont les populations réagissent aux polluants, mais ils sont encore rarement pris en compte dans les évaluations officielles.
Vers une écotoxicologie plus prédictive
Face aux défis environnementaux actuels, l’écotoxicologie doit désormais intégrer toutes ces interactions : elle ne peut plus se limiter à évaluer des effets immédiats dans des conditions simplifiées. Heureusement, de nouvelles méthodes émergent. Par exemple :
au niveau évolutif, certaines techniques statistiques analysent les liens entre espèces ou la conservation de familles de protéines cibles pour repérer des signaux phylogénétiques permettant de prédire la sensibilité d’une espèce à partir d’une autre ;
au niveau des populations, les outils de génomique permettent de détecter des signes d’adaptation ou de plasticité en réponse aux polluants, révélant des dynamiques microévolutives ;
enfin, certaines études cherchent à mettre en évidence les compromis causés par l’adaptation aux contaminants : celle-ci peut augmenter la vulnérabilité à d’autres stress, voire réduire la capacité générale d’adaptation des organismes, aggravant potentiellement les effets négatifs des autres changements globaux sur la biodiversité.
Ces avancées permettent d’intégrer une nouvelle dimension dans l’évaluation des risques : la vulnérabilité des espèces et des populations, qui dépend non seulement de leur exposition aux polluants, mais aussi de leur capacité à y réagir et à s’y adapter.
Repenser le risque à l’ère de l’anthropocène
Alors que la biodiversité diminue à un rythme alarmant, la pollution chimique est reconnue par la Plateforme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques (IPBES) comme l’un des principaux facteurs de cette crise. Les pesticides, conçus pour être toxiques, en sont un exemple frappant.
L’écotoxicologie doit donc évoluer en intégrant l’ensemble des processus écoévolutifs et en tenant compte des différents rythmes auxquels ils se produisent. Cela permettrait d’améliorer à la fois sa capacité à prédire les risques et sa pertinence face aux dynamiques des écosystèmes.
L’enjeu est majeur : il ne s’agit plus seulement d’accompagner la commercialisation des substances chimiques en suivant les priorités définies par les pouvoirs publics, mais de comprendre leur influence sur la capacité des organismes à s’adapter aux changements environnementaux.
Une écotoxicologie plus complète, intégrant les processus écoévolutifs, pourrait ainsi améliorer sa capacité à prédire les risques et mieux répondre aux défis environnementaux du XXIᵉ siècle.
Marie-Agnès Coutellec a reçu des financements de : INRAE, ANSES, ANR, CNRS.
Cassandre Aimon et Thomas Sol Dourdin ne travaillent pas pour, ne conseillent pas, ne détiennent pas de parts et ne reçoivent pas de fonds d’une organisation susceptible de tirer profit de cet article. Ils n’ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.