Indice Biologique Diatomées ( I.B.D )

Norme AFNOR NF T90-354 (Juin 2000)

Dès 1971, les agences de l’eau s’intéressent aux diatomées, algues microscopiques présentes dans tous les milieux aquatiques (eaux douces, salées et saumâtres, courantes, stagnantes ou intermittentes). Commence alors, un long recensement des diatomées des cours d’eau français, européens et même tropicaux. L’analyse mathématique de ces bases de connaissances aboutit à la mise au point d’un indice biologique global et de l’Indice Biologique.Diatomées. tandis que les effets les plus toxiques, dus aux métaux lourds et aux pesticides, sont appréhendés par l’écologie expérimentale.

Description d’une Diatomée

Les diatomées ou Bacillariophycées sont des algues brunes très anciennes ( environ 200 millions d’années ), microscopiques, unicellulaires, pouvant constituer des colonies. Identifiables grâce à la forme de leur squelette, très résistante du point de vue mécanique et chimique contenant de l'acide silicique , formé d’une enveloppe externe à structure très particulière, le frustule, cette membrane composée de deux valves emboîtées et de bandes intercalaires, se présente sous la forme d'une boite à fromage, le couvercle portant le nom d'épivalve et le fond celui d'hypovalve.

Pour déterminer les espèces de ces algues microscopiques, on utilise les caractéristiques spécifiques des valves composées de stries, côtes, cloisons, Ponctuations, soies, ou autres protubérances. les bords de ces valves (Manteaux ) sont réunis l’un à l’autre par un nombre variable de bandes intercalaires

La taille des cellules est comprise entre moins d'un centième de mm (10u) pour les plus petites et peut atteindre un demi-millimètre de longueur (500u) pour les plus grandes.

Ecologie

Deux types de reproduction sont distinguées :

· Une multiplication végétative par mitose :chaque cellule fille conserve une valve de la cellule mère et en produit une seconde.

· Une reproduction sexuée .

Dans le milieu aquatique ,la multiplication des diatomées et leur répartition sont liées aux conditions du milieu; la température, la vitesse du courant, le potentiel en hydrogène (pH), la salinité, la matière organique, les composés azotés et phosphorés et bien entendu la silice favorisent la présence ou l’absence d’espèces indicatrices. En milieu aquatique la répartition se fait entre diatomées planctoniques libres (centriques isolées) et diatomées périphytiques fixées sur divers substrats (sédiment, sable, pierres blocs, galets, végétaux aquatiques et objets immergés).

Mise en œuvre de l’IBD

L’IBD a été conçu pour une application à l’ensemble des cours d’eau, à l’exception des zones estuariennes, à condition de respecter scrupuleusement la norme. Dans ces conditions l’indice permet :

• D’évaluer la qualité biologique d’une station.
• De suivre l’évolution temporelle de la qualité biologique de l’eau.
• D’en suivre l’évolution spatiale.
• D’évaluer les conséquences d’une perturbation sur le milieu.

Denticula tenuis – qualité excellente – trouvée sur Canal SCP au partiteur de Boutre

Périodes d’échantillonnage

Les meilleurs mois, pour réaliser les prélèvements se situent entre mai et octobre, afin d’éviter la période hivernale et les périodes de hautes eaux et de crues subites. Cependant la période d’étiage hivernal, peut être intéressante pour mesurer l’impact des stations de sport d’hiver. C’est la période la plus critique, qui permet d’appréhender la plus forte pression.

Le prélèvement

Le matériel :

• Pour les substrats durs : brosses à dents (supports durs pauvres en nutriments), lames, couteaux, scalpels pour le grattage des substrats tendres comme la craie.
• Pour les végétaux immergés: râteau.
• Pour les parois verticales : racloir avec manche.

Choix du site et des faciès

• Les supports doivent être accessibles et visibles.
• Privilégier le centre du lit majeur en milieu lotique. Les écoulements lents ne sont inventoriés que par défaut
• L’aval des seuils, plutôt que l’amont.
• Eviter les couverts forestiers (zones ombragées).

Cymbella affinis – Bonne qualité – rencontrée sur le Buech à Laragne et sur la Durance à Bonpas

Echantillonnage

Nature des supports

• Un seul échantillon par station quelque soit le nombre de supports prospectés
• Un seul type de support parmi: naturel, artificiel, introduit, ou macrophytes .
• Privilégier le support dur naturel au support dur artificiel et au support végétal.

Surfaces à échantillonner

100 cm2 (ex :5 échantillonnages de 20 cm2 de surface).

• Support dur naturel stable:par ordre de priorité décroissante : Blocs-galets-cailloux.
• Support dur artificiel :piles de pont, palplanches, quais.
• Support végétal :sur la partie immergée des végétaux supérieurs, des bryophytes, des algues filamenteuses ; les diatomées sont récupérées par expression ou par raclage sur le même type, genre ou espèce de support .
• Sur substrat artificiel en dernier recours.

Conservation de l’échantillon

Les diatomées prélevées, sont neutralisées sur le site par du formol à 10%, à adapter en fonction de la quantité de matière organique présente et introduites dans des piluliers étiquetés.

Rhoicosphenia abbreviata – Moyenne Qualité – rencontrée sur la Touloubre à Saint Chamas

Analyse

Préparation de l’échantillon

• Parmi les méthodes de nettoyage des frustules pour la détermination (Grillage, Acides, Permanganate de Potassium), le choix du traitement, pour se débarrasser de la matière végétale, par le péroxyde d’Hydrogène concentré (eau oxygénée) à 110 ou 130 vol, a été retenu.
• Remettre en suspension le contenu du pilulier.
• Placer une partie aliquote de l’échantillon (1 à 2 ml) dans un tube à essai.
• Ajouter l’eau oxygénée (environ 10 ml).
• Chauffer à ébullition douce, pendant 30 mns jusqu’à obtenir une solution légèrement blanchâtre.
• L’échantillon est ensuite centrifugé et rincé plusieurs fois à l’eau distillée.
• Le culot est récupéré et remis en suspension.
• Prélever quelques gouttes et les déposer sur une lamelle ronde couvre-objet.
• Laisser sécher sur une plaque, puis mettre une goutte de résine Naphrax (cette résine est particulièrement réfringente)

Nitzschia palea – Qualité médiocre – rencontrée sur l’Arc à Mauran

• Appliquer la lamelle sur la lame pour englober les valves, placer l’ensemble sur une plaque chauffante, afin d’éliminer les bulles d’air. Appuyer sur lame et lamelle pour répartir les valves dans un plan horizontal.
• Le pourtour de la lamelle est recouvert par un vernis (lutage).
• Etiqueter la préparation pour la traçabilité.

Comptage

• Le microscope est indispensable pour étudier de si petits éléments (2 oculaires de X10 et un objectif deX100 à immersion )
• 400 individus ou valves suffisent pour obtenir un inventaire représentatif. Le balayage de l’échantillon se fait au plus fort grossissement

Calcul de l’IBD

Le calcul de l’IBD peut se faire manuellement ou en utilisant divers logiciels appropriés dont les plus utilisés sont :

· le cédérom TAX’IBD ou logiciel de reconnaissance des diatomées (clé de reconnaissance de 209 taxons), du guide méthodologique élaboré par le ministère de l’écologie les agences de l’eau et le Cemagref.

· A partir de la macro-commande excel (le programme est téléchargeable gratuitement sur le site : http://clci.club.fr/index.htm

· L’IBD a été inséré dans le programme Omnidia version3 :

- base de données taxinomiques de 9173 taxons

- calcul de 13 indices dont IBD

- Extraction des caractéristiques écologiques pour 9 paramètres chimiques et physiques : le programme est téléchargeable gratuitement sur le site : http://clci.club.fr/index.htm

Interprétation de la note

TABLEAU DES CLASSES DE QUALITE

Classe	Couleur de classe	IBD
Très bonne	Bleu	³ 17,0
Bonne	Vert	13,0 à 16,9
Moyenne	Jaune	9,0 à 12,9
Médiocre	Orange	5,0 à 8,9
Mauvaise	Rouge	£ 4,9

Navicula subminuscula – Mauvaise Qualité – rencontrée sur la Bléone au pont du Chaffaut ou sur le Coulon amont confluence Durance

Avantages et limites

· elles intéressent le gestionnaire des systèmes aquatiques en tant qu’indicateurs de la qualité des eaux : acidité, salinité, niveau et nature des pollutions organiques. Il existe plus de 7 000 espèces de diatomées dans les eaux douces ou saumâtres. Leurs associations et leur diversité dans un relevé reflètent les conditions environnementales.

· Elles apportent des informations complémentaires parfois plus fiables que les analyses chimiques, trop instantanées.

· Elles constituent de bons bioindicateurs parce qu'elles peuplent les cours d'eau tout au long de l'année.

· Leurs réactions aux changements dans leur environnement sont bien connues, on obtient des résultats fiables en les analysant selon des méthodes éprouvées.

· Le type d'espèces présentes dans un cours d'eau dépend surtout de la qualité de l'eau.

· les facteurs écomorphologiques sont beaucoup moins importants que pour les invertébrés aquatiques.

· Testés sur les bassins Artois-Picardie et Rhin-Meuse, les indices traduisent bien les pollutions organiques mesurées par les méthodes classiques. Ils sont également bien corrélés avec les concentrations en phosphore, qui reflètent le degré d’eutrophisation. En revanche

· les effets des pesticides et des métaux lourds ne peuvent être distingués de ceux de la charge organique généralement associée. Néanmoins, les communautés de diatomées soumises à de fortes concentrations de ces polluants, expériences menées au laboratoire d’écotoxicologie de l’université de Bordeaux, voient leur densité et leur taille diminuer, avec apparition de malformations cellulaires.

· Au total, plus de vingt espèces nouvelles auront été découvertes au Cemagref. Il faut maîtriser leur classification, en évolution permanente avec l’apport de nouveaux outils de détermination plus performants (Microscope électronique à transmission ou à balayage) ; ce qui génère parfois des conflits. Plus de 400 nouveaux taxons sont décrits chaque année

· Elles sont indifférentes à la qualité de l’habitat.

En conclusion l’IBD est un bon indicateur de la qualité organique de l’eau ; il faut maîtriser leur classification, en évolution permanente : plus de 400 nouveaux taxons sont décrits chaque année

il est parfois associé à l’IPS (indice de polluo-Sensibilité Spécifique) qui permet d’avoir un diagnostic encore plus sensible à la pollution organique.

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