Lichens et Biosurveillance de la Qualité de l’Air : quels liens ?

Connaissez-vous la bioindication lichénique ? Cette méthode, utilisée depuis les années 1970 en France, consiste à évaluer les caractéristiques des populations de lichens. Le but ? Surveiller la qualité de l’air en un lieu particulier. En effet, les lichens sont très sensibles à la pollution atmosphérique. Mais comment témoignent-ils de l’état de santé des écosystèmes terrestres ? Pourquoi utiliser une telle technique au XXI^e siècle, alors que nous disposons de capteurs sophistiqués ? Découvrez tout ce qu’il y a à savoir sur les lichens et la biosurveillance de la qualité de l’air !

Pollution atmosphérique : conséquences et méthodes de suivi

La pollution atmosphérique… On en parle beaucoup, mais savez-vous ce que ce terme implique réellement ?

Si les polluants de l’air n’ont que peu d’impact sur l’effet de serre et le réchauffement climatique, ils ne sont pas pour le moins inoffensifs. Avec d’importants impacts sanitaires et environnementaux, leurs conséquences sont nombreuses. Ainsi, une concentration trop forte en polluants, notamment dans les villes, peut vite tourner au drame.

D’ailleurs, vous avez certainement déjà entendu parler du smog fog. Non ? Eh bien, il s’agit d’un nuage de pollution qui contient de l’ozone et des particules issues du trafic routier et de l’industrie. Ce brouillard jaunâtre se forme au-dessus des villes les plus polluées et diminue fortement la visibilité. Mais pas seulement ! Car les risques pour la santé sont nombreux, avec le développement d’asthme, d’allergies, de problèmes cardiaques, de maladies neurodégénératives, etc.

C’est pour lutter contre ces effets que le niveau de pollution sur le territoire français est surveillé de près par le réseau d’Associations agréées pour la surveillance de la qualité de l’air. Ces ASQAA sont toutes regroupées au sein de la fédération Atmo France. Ce sont elles qui donnent l’alarme lorsque certains seuils sont dépassés. D’ailleurs, elles classifient la qualité de l’air à l’aide d’un indice Atmo allant de « bon » à « extrêmement mauvais ».

Mais quels sont les polluants analysés ? Particules fines (PM10 et PM2,5), oxydes d’azote, ozone, monoxyde de carbone, composés organiques volatiles (ou COV)… Les composés sont nombreux. C’est pourquoi de nombreux capteurs sont nécessaires.

D’ailleurs, pour surveiller la qualité de l’air, plusieurs méthodes sont employées par cette fédération : prévisions et modélisations, ainsi que 670 stations de mesure en continu complétées par des stations mobiles…

La biosurveillance fait également partie des techniques d’évaluation de la contamination de l’air. Eh oui ! Les végétaux, lichens et mousses représentent un excellent moyen de suivre la pollution atmosphérique, ainsi que les impacts du changement climatique sur les écosystèmes terrestres.

La biosurveillance de la pollution atmosphérique : un outil efficace

Qu’est-ce que c’est ?

La biosurveillance peut être végétale, lichénique, fongique ou encore animale. Cette technique a été développée au XIX^e siècle par le lichénologue William Nylander. Néanmoins, elle n’est véritablement utilisée en Europe que depuis les années 1970.

Concrètement, comment cela fonctionne-t-il ? En réalité, plusieurs méthodes et techniques ont été développées, visant à surveiller des espèces considérées comme des sentinelles de la qualité de l’air : lichens, champignons et mousses plus particulièrement, mais aussi certaines plantes et animaux.

Dans le cas où ces organismes vivants sont déjà présents dans le milieu étudié, on parle de biosurveillance passive. Au contraire, si l’être humain a dû transplanter certaines plantes ou lichens (de façon normalisée), il s’agit alors de biosurveillance active.

Il existe quatre types de biosurveillance :

• la bioaccumulation. Les bioaccumulateurs, comme leur nom l’indique, accumulent certaines substances présentes dans l’environnement. Il est ainsi possible d’évaluer le niveau de contamination de l’environnement par les polluants.
• la bioindication. Les indicateurs d’effet présentent des symptômes spécifiques, visibles à l’œil nu, face à certaines conditions environnementales. Il s’agit d’une approche écologique de la biosurveillance.
• la biointégration. Il s’agit également d’une approche écologique, qui vise à évaluer la sensibilité des espèces face à certains polluants. Pour ce faire, les changements structurels au niveau d’une communauté sont analysés.
• le biomarquage. Cette approche moléculaire vise à évaluer les altérations des fonctions biologiques des organismes étudiés.

En France, c’est l’AFNOR (Association Française de NORmalisation) qui est chargée de définir les méthodes de prélèvements, de préparation des échantillons ainsi que les méthodes d’essais. Elle définit également les indices biologiques les plus pertinents à surveiller. Le but ? Réaliser une biosurveillance à l’échelle nationale la plus exacte possible.

Pourquoi utiliser la biosurveillance ?

Mais pourquoi analyser les plantes, lichens et champignons lorsque nous disposons de capteurs très techniques et réputés pour leur fiabilité ?

En réalité, il s’agit là de deux techniques complémentaires :

• les capteurs mesurent la concentration des polluants dans l’air ;
• tandis que la biosurveillance permet d’étudier les effets des polluants sur certains organismes vivants. Or, ceci est très important pour estimer les risques environnementaux et sanitaires liés à la présence de certains composés chimiques dans l’atmosphère.

De plus, la biosurveillance présente un autre avantage : elle peut se mener de manière très locale, ou de façon plus régionale. Par exemple, le programme européen ICP végétation vise à étudier à l’échelle de l’Europe :

• les impacts de la pollution par l’ozone sur la végétation et la biodiversité ;
• les dépôts atmosphériques de métaux lourds, d’azote et de polluants organiques persistants (POP) sur les écosystèmes terrestres.

Quels sont les meilleurs témoins de la qualité de l’air ?

Bien évidemment, toutes les communautés végétales ou lichéniques (et, plus largement, tous les organismes vivants) ne peuvent être considérées comme des bioindicateurs. Ainsi, les systèmes biologiques fournissant les meilleurs indices des changements de l’environnement sont ceux :

• dont les caractéristiques sont parfaitement maîtrisées au niveau scientifique ;
• qui sont liés d’une façon ou d’une autre à un écosystème ;
• qui peuvent rendre compte des différents types de pollution du milieu dans lequel ils évoluent ;
• qui permettent une mesure fiable, précise et robuste ;
• qui ne sont pas des espèces rares ou protégées.

On parle alors d’espèces-sentinelles ou de sentinelles écologiques.

Lichens et biosurveillance de la qualité de l’air : tout ce qu’il faut savoir

Lichens : définition

Le saviez-vous ? Les lichens sont des organismes à la fois constitués d’un champignon et d’une algue.

Eh oui ! La symbiose entre ces deux organismes conduit à de multiples combinaisons, toutes plus incroyables les unes que les autres. D’ailleurs, ils ne peuvent survivre l’un sans l’autre :

• l’algue est en charge de la photosynthèse ;
• le champignon prélève quant à lui l’eau et les sels minéraux nécessaires à la survie du lichen.

Les divers types de lichens

Il existe en tout 6 types de lichens, qui se distinguent par leur forme et leur apparence :

• les lichens crustacés (ou incrustants), qui ont une forme de croûte ;
• les lichens foliacés, qui rappellent des feuilles ;
• les lichens fruticuleux, qui présentent des tiges qui montent ou descendent ;
• les lichens squamuleux, qui ont des petites écailles ;
• les lichens complexes ;
• les lichens gélatineux.

Selon le type de surface sur laquelle ils vont se développer, d’autres noms seront également employés ;

• lichens épiphytes pour ceux qui colonisent les arbres ;
• lichens saxicoles pour ceux se développant sur des roches ou des bâtiments ;
• lichens terricoles et humicoles pour ceux que l’on retrouve sur la terre.

Pourquoi étudier les lichens ?

Mais pourquoi les lichens représentent-ils un si bon moyen pour évaluer la contamination atmosphérique en polluants ?

Eh bien, tout simplement à cause de leurs caractéristiques biologiques, comme l’absence de cuticule de protection ou de système racinaire, qui en font des espèces particulièrement sensibles à la composition chimique de l’air.

Bien entendu, en fonction de leur espèce, la manière dont ils vont réagir face à la pollution atmosphérique ne sera pas la même. Certains vont disparaître face à la présence d’un composé chimique particulier, tandis que d’autres apparaîtront.

Vous pouvez retrouver quelques exemples à travers ce guide, destiné au grand public et développé notamment par Atmo Grand Est. Il rassemble 14 espèces de lichens plus ou moins sensibles à la pollution azotée et à d’autres types de polluants (métalliques, dioxyde de soufre, etc.).

Ce guide indique par exemple que :

• le lichen foliacé Lobaria pulmonaria (le plus sensible à la pollution) ne se développe que lorsqu’il existe une très bonne qualité de l’air ;
• la présence du lichen crustacé Candelariella reflexa est le signe d’une mauvaise qualité de l’air, et notamment de la présence d’azote.

Certains d’entre eux sont même des indicateurs de l’évolution climatique, telle que Flavoparmelia caperata.

Quelles sont les normes liées à la biosurveillance lichénique ?

Aujourd’hui, il existe deux normes qui définissent les méthodes à employer pour l’étude des communautés lichéniques :

• NF X43-904. Cette norme décrit une méthode de biosurveillance passive des contaminations atmosphériques à l’aide de lichens.
• EN 16413. Cette norme décrit une méthode d’évaluation de la diversité des lichens épiphytes. Cette technique permet d’évaluer l’impact de l’activité anthropique (ou humaine) sur un écosystème.

La biosurveillance lichénique est une technique qui peut se révéler complexe à mettre en œuvre. Ceci s’explique par la grande diversité des espèces de lichens comme des causes pouvant engendrer des modifications dans leurs populations. Ainsi, si la biosurveillance est une méthode efficace pour des études environnementales in situ, elle peut rapidement rencontrer des limites : difficultés dans la discrimination des substances chimiques de l’atmosphère, par exemple. Mais tout ceci ne nous explique pas où nous en sommes côté pollution !