Behavioral, demographic and functional impacts of pesticides on soil annelid Oligochaeta
Impacts comportementaux, démographiques et fonctionnels des pesticides sur des annélides oligochètes du sol
Résumé
Pesticide risk assessment for soil invertebrates is currently performed using the earthworm model species Eisenia fetida through the use of standardized ecotoxicological tests (ISO and OECD) on mortality or reproduction. These two points should be revised since (i) the model species is rarely found in agroecosystems where pesticides are used, (ii) the tests performed are unrealistic and their statistical analysis does not allow any extrapolation in time or at higher organizational levels (population). Thus, after a thorough reading of the literature, a new model species has been proposed: Aporrectodea caliginosa. In addition, in order to analyze the ecotoxicological effects of pesticides on this species, an energy-based model has been calibrated. Then, the ecotoxicological impacts of two commercial pesticide formulations, commonly used in Europe, were assessed on the entire life cycle (mortality, behavior, reproduction, growth). The growth data were analyzed with the energy-based model coupled with a toxicokinetic model. These analyzes provided a mechanistic understanding of the effects and the estimation of non-time-dependent threshold values (The no effect concentrations, NEC). Finally, for the purpose of an integrated pesticide risk assessment, it has been demonstrated that earthworms mitigate pesticide effects on soil microbial activity, involved in the soil organic matter degradation. All of the results are intended to be used, beyond the thesis, for the calibration of a spatialized population dynamics model with an Individual-based model approach (IBM). This model could be use in risk assessment, as performed by industrials and risk-assessment agencies.
L’évaluation du risque liée à l’utilisation des pesticides pour les invertébrés du sol est aujourd’hui réalisée à l’aide de l’espèce modèle E. fetida via l’utilisation de tests ecotoxicologiques standardisés (ISO et OCDE) sur la mortalité ou la reproduction. Ces deux points mériteraient d’être révisés puisque (i) l’espèce modèle est rarement présente dans les agroécosystèmes où les pesticides sont majoritairement utilisés, (ii) les tests réalisés sont peu réalistes et leur analyse statistique de type ad hoc ne permet aucune extrapolation dans le temps ou à des niveaux d’organisation supérieurs. Ainsi, une nouvelle espèce modèle a été proposée: Aporrectodea caliginosa. De plus, dans l’objectif d’analyser les effets ecotoxicologiques des pesticides sur cette espèce, un modèle bioénergétique a été proposé et calibré. Ensuite, les effets écotoxicologiques de deux formulations commerciales de pesticide, couramment utilisées en Europe, ont été évalués sur l’ensemble du cycle de vie (mortalité, comportement, reproduction, croissance). Les données de croissance ont été analysées à l’aide du modèle bioénergétique couplé à un modèle toxicocinétique. Ces analyses ont apporté une compréhension mécanistique des effets et ont permis l’estimation de valeurs seuils (les concentrations sans effet, CSE), indépendantes du temps d’exposition. Enfin, dans un objectif d’évaluation intégrée de l’usage des pesticides, il a été mis en évidence que la présence des vers de terre atténuait les effets des pesticides sur les communautés microbiennes des sols, responsables de la dégradation de la matière organique. L’ensemble des résultats pourra être utilisé, au-delà de la thèse, pour calibrer un modèle de dynamique des populations spatialisé de type individu centré (IBM). Ce type de modèle pourra être utilisé en évaluation du risque, pratiquée par les industriels et les agences d’évaluation.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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