Trait-Based Specific Protection Goals for Wild Pollinators: A Staged Modelling Framework for Pesticide Risk Assessment

Résumé technique : Objectifs de protection spécifiques basés sur les traits pour les pollinisateurs sauvages

Énoncé du problème
L'évaluation actuelle des risques environnementaux (ERE) pour les pesticides dans l'Union européenne fait face à une impasse réglementaire concernant les pollinisateurs sauvages. Alors qu'un objectif de protection spécifique (OPS) de 10 % de réduction maximale de la taille de la colonie a été établi pour l'abeille domestique (Apis mellifera), aucun OPS quantitatif défini n'existe pour les pollinisateurs sauvages (bourdons, abeilles solitaires et autres taxons). Par conséquent, les gestionnaires de risques ne peuvent pas évaluer l'acceptabilité des données de toxicité de niveau inférieur, ni évaluer les résultats des études de niveau supérieur par rapport à un objectif de protection. Cette absence impose une exigence par défaut d'études de niveau supérieur (en cage, en semi-champ ou en champ) coûteuses en ressources pour presque toutes les applications de pesticides où une exposition des abeilles sauvages est possible.

Le recours à l'abeille domestique comme espèce de substitution est fondamentalement erroné pour les pollinisateurs sauvages. Les abeilles domestiques sont gérées, coloniales et pérennes, tandis que les pollinisateurs sauvages présentent des stratégies de cycle de vie diverses (ex. : solitaires, univoltines, nichant dans des cavités) qui dictent des voies d'exposition, une sensibilité et une résilience de population différentes. L'utilisation d'une seule espèce de substitution confond le danger avec le risque et ne parvient pas à rendre compte du décalage entre la toxicité au niveau individuel et la persistance au niveau de la population, ce qui conduit souvent soit à une sous-estimation catastrophique du risque, soit à une surprotection inutile.

Méthodologie
Le document propose un cadre pragmatique en trois étapes pour résoudre cette impasse, en se concentrant principalement sur l'Étape 1, qui est applicable immédiatement (2026–2027) en utilisant les données et les outils existants. Le cadre intègre deux avancées méthodologiques :

1. Sélection d'espèces basée sur les traits : Au lieu d'utiliser une seule espèce de substitution universelle, le cadre identifie les espèces fonctionnellement vulnérables en les regroupant selon trois catégories de traits :

   • Traits liés à l'exposition : Phénologie, rayon de butinage, spécialisation florale et substrat de nidification.
   • Traits de sensibilité intrinsèque : Taille corporelle, taux métabolique et capacité de détoxification.
   • Traits de résilience de la population : Voltinisme, temps de génération, fécondité et capacité de dispersion.
     Cette approche sélectionne les espèces modèles en fonction de la combinaison de traits la plus vulnérable au pesticide et au scénario d'exposition spécifique.

2. Évaluation de la toxicité démographique : Cette approche traduit les effets du pesticide au niveau individuel (mortalité et effets sublétaux sur la reproduction/le développement) en résultats au niveau de la population en utilisant des matrices de projection de Lefkovitch structurées par stades de vie.

   • Structure du modèle : Pour les abeilles solitaires univoltines (démontré avec Osmia bicornis), une matrice annuelle à trois stades est utilisée : individus hivernants ($C$), femelles adultes émergentes ($A_e$) et femelles adultes reproductrices ($A_r$).
   • Paramètres : Le modèle incorpore les taux démographiques de base (survie, fécondité) dérivés de la littérature et applique des réductions proportionnelles pour simuler les effets létaux et sublétaux des pesticides.
   • Simulation : Le modèle exécute des projections déterministes et des simulations de Monte Carlo stochastiques (plus de 1 000 itérations) sur une période de 10 ans pour tenir compte de la stochasticité démographique.

Contributions clés et résultats
L'étude démontre que des seuils d'OPS quantitatifs peuvent être dérivés par l'exploration de l'espace des paramètres du modèle de l'Étape 1. Le cadre d'OPS proposé se compose de deux dimensions complémentaires :

• Dimension de l'ampleur : Une réduction maximale acceptable de l'abondance de la population locale sur une période définie (proposée comme une baisse de 10 % à l'Année 3).
• Dimension de la persistance : Une probabilité maximale acceptable que la population projetée de manière stochastique tombe en dessous du seuil de déclin (proposée comme un risque de dépassement de 10 %, ou une probabilité de persistance de 90 %).

Principales conclusions de l'exploration de l'espace des paramètres :

• Interactions non linéaires : Les effets combinés de la mortalité des adultes et de la réduction de la fécondité produisent des conséquences au niveau de la population plus que additives. Par exemple, une réduction de 10 % de la mortalité et de la fécondité entraîne une baisse de population de 19 %, soit presque le double de l'effet de chaque facteur pris isolément.
• La contrainte limitante : Bien qu'un déclin déterministe de 10 % s'aligne sur le déclencheur de l'abeille domestique, le critère de persistance (risque de dépassement) est souvent la contrainte limitante. Par exemple, un taux de mortalité des adultes de 10 % respecte le seuil de déclin de 10 % de manière déterministe, mais entraîne un risque de dépassement de 55,7 %, échouant ainsi à l'OPS. La limite effective pour les effets uniques se situe entre 5 % et 6 % de mortalité.
• Dépendance au cycle de vie : Le seuil d'ampleur est relativement insensible au cycle de vie, mais le risque de dépassement est fortement dépendant de celui-ci. Les cycles de vie lents (faibles taux de croissance intrinsèque, $\lambda \approx 1,4$) échouent au critère de persistance à des niveaux de mortalité plus bas que les cycles de vie rapides ($\lambda \approx 1,94$), validant la nécessité d'une sélection d'espèces basée sur les traits.
• Prêt pour l'application : L'analyse confirme que l'Étape 1 peut être déployée immédiatement en utilisant les données démographiques existantes, les données de toxicité standard de l'OCDE et des outils de modélisation basés sur Python.

Signification et affirmations
L'article affirme que ce cadre résout la contrainte réglementaire immédiate en fournissant des seuils provisoires au niveau de la population qui permettent au processus d'évaluation par paliers de fonctionner comme prévu. En passant d'une approche de « l'abeille domestique de substitution » à une approche de « la résilience de la population basée sur les traits », le cadre offre une base plus ancrée écologiquement pour l'évaluation des risques.

Les auteurs soutiennent qu'un modèle imparfait traitant la bonne question (la persistance de la population des pollinisateurs sauvages) offre une meilleure protection qu'un modèle bien caractérisé traitant la mauvaise question (les effets sur les colonies d'abeilles domestiques). Le cadre est conçu pour être flexible, se généralisant aux syrphes, papillons et lépidoptères dans les itérations futures. Il soutient une feuille de route de mise en œuvre progressive :

• Étape 1 (Maintenant) : Modèles non spatiaux structurés par stades de vie, fournissant des seuils réglementaires immédiats.
• Étape 2 (2028–2029) : Modèles explicites au niveau du paysage intégrant la dynamique spatiale et l'hétérogénéité de l'habitat.
• Étape 3 (2030+) : Modélisation complète basée sur les agents (ALMaSS) intégrant les comportements individuels et les interactions communautaires complexes.

En fin de compte, le cadre vise à remplacer les facteurs d'incertitude arbitraires par des marges de sécurité dérivées mécanistiquement, permettant aux régulateurs de prendre des décisions basées sur des contraintes biologiques définies tout en soutenant les obligations de l'UE en matière de biodiversité, telles que le Règlement sur la restauration de la nature.