We assessed the state of knowledge regarding the effects of large-scale pollution with neonicotinoid insecticides and fipronil on non-target invertebrate species of terrestrial, freshwater and marine environments. A large section of the assessment is dedicated to the state of knowledge on sublethal effects on honeybees (Apis mellifera) because this important pollinator is the most studied non-target invertebrate species. Lepidoptera (butterflies and moths), Lumbricidae (earthworms), Apoidae sensu lato (bumblebees, solitary bees) and the section “other invertebrates” review available studies on the other terrestrial species. The sections on freshwater and marine species are rather short as little is known so far about the impact of neonicotinoid insecticides and fipronil on the diverse invertebrate fauna of these widely exposed habitats. For terrestrial and aquatic invertebrate species, the known effects of neonicotinoid pesticides and fipronil are described ranging from organismal toxicology and behavioural effects to population-level effects. For earthworms, freshwater and marine species, the relation of findings to regulatory risk assessment is described. Neonicotinoid insecticides exhibit very high toxicity to a wide range of invertebrates, particularly insects, and field-realistic exposure is likely to result in both lethal and a broad range of important sublethal impacts. Thereis a major knowledge gap regarding impacts on the grand majority of invertebrates, many of which perform essential roles enabling healthy ecosystem functioning. The data on the few non-target species on which field tests have been performed are limited by major flaws in the outdated test protocols. Despite large knowledge gaps and uncertainties, enough knowledge exists to conclude that existing levels of pollution with neonicotinoids and fipronil resulting from presently authorized uses frequently exceed the lowest observed adverse effect concentrations and are thus likely to have large-scale and wide ranging negative biological and ecological impacts on a wide range of non-target invertebrates in terrestrial, aquatic, marine and benthic habitats.

Crossed effects between climate change and chemical pollutions were identified on community structure and ecosystem functioning. Temperature rising affects the toxic properties of pollutants and the sensitiveness of organisms to chemicals stress. Inversely, chemical exposure may decrease the capacity of organisms to respond to environmental changes. The aim of our study was to assess the individual and crossed effects of temperature rising and pesticide contamination on fish. Goldfish, Carassius auratus, were exposed during 96 h at two temperatures (22 and 32 °C) to a mixture of common pesticides (S-metolachlor, isoproturon, linuron, atrazine-desethyl, aclonifen, pendimethalin, and tebuconazol) at two environmentally relevant concentrations (total concentrations MIX1 = 8.4 μg L(-1) and MIX2 = 42 μg L(-1)). We investigated the sediment reworking behavior, which has a major ecological functional role. We also focused on three physiological traits from the cellular up to the whole individual level showing metabolic status of fish (protein concentration in liver and muscle, hepatosomatic index, and Fulton's condition factor). Individual thermal stress and low concentrations of pesticides decreased the sediment reworking activity of fish and entrained metabolic compensation with global depletion in energy stores. We found that combined chemical and thermal stresses impaired the capacity of fish to set up an efficient adaptive response. Our results strongly suggest that temperature will make fish more sensitive to water contamination by pesticides, raising concerns about wild fish conservation submitted to global changes.

Shallow groundwater flow is one of the major hydrologic component in catchments underlying by crystalline bedrock. Only few observations are available about shallow groundwater contamination by pesticides. So groundwater and stream samples were collected fortnightly for three years in the Kervidy-Naizin catchment and analyzed for atrazine and isoproturon. Groundwater contamination appears to be: highly variable in concentration (from no detection to concentrations higher than few µg/l); highly variable in time (atrazine detected in 35% of samples, déthylatrazine detected in 23%); linked to the topographic location in relation with groundwater depth. Many hydrologic factors may explain the contamination. A correlative analysis was undertaken to identify the climatic and soil variables explaining the fluctuation and depth of water table. Both variables appear to be determined by seasonal cumulative rainfall and storm rainfall. | L'écoulement de nappe est une composante hydrologique majeure des bassins versants sur socle. Or peu de données existent sur la contamination de ces nappes par les pesticides. Un suivi bimensuel réalisé sur le bassin versant de Kervidy-Naizin (56), sur trois années, sur une quinzaine de piézomètres répartis le long de trois transects montre, sur l'atrazine et l'isoproturon, une contamination de la nappe : de niveau très variable dans le temps, allant de la non détection à des concentrations de quelques µg/l ; de moyenne fréquence (détection dans 35% des analyses pour l'atrazine, 23% pour la déthylatrazine) ; liée à la position topographique en relation avec la profondeur de la nappe. Différents facteurs hydrologiques explicatifs de cette contamination ont été étudiés par une analyse fréquentielle de la profondeur et de l'amplitude des battement de la nappe et une analyse corrélative de leur relation avec des paramètres climatiques et hydro-pédologiques. La profondeur et les battements de la nappe apparaissent en première approche liés respectivement au cumul pluviométrique saisonnier et aux cumuls pluviométriques par averse

Two basic processes contribute to dispersal of soils pesticide : scattering, which is ensured by different modes of transfer, and degradation, which requires chemical or biochemical reactions that use soil micro-organisms. Last, pesticide or its alteration products can interact with soil constituents. | Deux processus fondamentaux contribuent à la dissipation d'un pesticide appliqué au sol. La dispersion, qui entraîne le produit et éventuellement ses dérivés hors du point d'application ou du volume de sol dans lequel il est recherché et la dégradation, qui assure la transformation de la molécule initiale d'une manière plus ou moins prononcée et pouvant aller jusqu'à sa minéralisation. La dispersion est assurée par différents modes de transfert (volatilisation, lixiviation-lessivage, entraînement par ruissellement, absorption par la plante), tandis que la dégradation fait intervenir des réactions chimiques ou biochimiques (photolyse, hydrolyse, ...) impliquant l'intervention des micro-organismes du sol. Enfin, le pesticide ou ses produits de transformation peuvent interagir avec les constituants du sol pour former des résidus "non extractibles". Ceux-ci sont alors soustraits au dosage par voie physico- chimique.

Dans les bassins versants méditerranéens où les zones cultivées en vigne occupent une part importante de l'espace, les pratiques culturales sont un facteur important d'apparition de risques de pollution diffuse des eaux par les pesticides. Au cours de la thèse, une démarche de modélisation couplée pression-impact a été développée. La question de recherche a porté sur la prise en compte dans le modèle construit de la dynamique des variables d'état du milieu modifiées par les actions culturales. Deux variables ont été identifiées : l'infiltrabilité de la surface du sol et la concentration en matières actives au sol. A l'échelle du bassin versant, pour réaliser l'évaluation des impacts, on s'est appuyé sur l'utilisation du modèle hydrologique distribué MHYDAS qui permet de simuler les flux d'eau et de polluants selon différents scenarii de pratiques et climatiques. Pour représenter la répartition spatio-temporelle des opérations culturales sur chacune des parcelles du bassin versant, le modèle décisionnel DHIVINE a été construit. Il permet de simuler les itinéraires techniques des viticulteurs. Pour chaque exploitation du bassin versant, le modèle est basé sur une représentation de la conduite technique annuelle du vignoble sous forme de plans d'activités. Ces plans mettent en oeuvre des indicateurs d'états de l'agrosystème et prennent en compte les caractéristiques des ressources productives de l'exploitation ainsi que les arbitrages à réaliser entre opérations culturales et parcelles concurrentes. Des modèles biophysiques ont été développés pour simuler les indicateurs de la décision ainsi que l'impact des différentes pratiques sur les états de surface du sol qui conditionnent l'infiltrabilité du sol en surface. Une typologie fonctionnelle des états de surface basée sur leurs propriétés d'infiltrabilité du sol a été utilisée pour développer une démarche visant une modélisation continue dans le temps de l'infiltration. Elle intègre une modélisation parallèle de la dynamique des états de surface du sol nu et du développement de la couverture herbacée par les adventices. Un couplage des modèles a été réalisé sous la plate-forme OpenFLUID. La démarche adoptée ici permet de représenter les dynamiques différentes des variables d'état du milieu en fonction de différentes pratiques culturales et semble adaptée pour l'évaluation des impacts en terme de pollution de l'eau par les pesticides à l'échelle de bassins versants viticoles méditerranéens. | In Mediterranean catchments in which vineyards account for a major share of the area, cropping practices are an important factor with respect to increasing risks of diffuse pesticide pollution of water. This study was about developping an approach for pressure-impact modelling. The research question considered dynamics of agrosystem status variables modified by cropping actions. Two variables were identified : soil surface infiltrability and active material concentration on the soil. On a catchment scale, to assess impacts, we used the distributed hydrological model MHYDAS to simulate water and pollutant flows according to different cropping practice and climatic scenarios. To represent the spatiotemporal distribution of cropping operations on each plot, the decision model DHIVINE was built. It simulates vinegrowers's crop management sequences. For each farm in the catchment, the model is based on a representation of the vineyard annual technical management strategy in the form of activity plans. These plans involve agrosystem status indicators and take into account the characteristics of productive resources on the farm and arbitration between cultivation operations and competing plots. Biophysical models were developped to simulate decision indicators and impacts of cropping practices on soil surface characteristics which are drivers of soil surface infiltrability. A functional typology of soil surface states based on their soil infiltrabilty properties was used to develop an approach for temporally continuous modelling of infiltration. It was based on a parallel modelling of dynamics (i) of soil surface characteristics of bare soil and (ii) of weed cover development. Model coupling was realized with OpenFLUID platform. The approach developped herein allows simulating dynamics of agrosystem status variables as a function of cropping practices. It seems adapted for assessing hydrological impacts at the catchment scale in Mediterranean environments.