Comment un sol peut-il afficher une concentration en plomb élevée sur un bulletin d'analyse, et pourtant exposer très différemment deux organismes qui y vivent côte à côte ? La réponse tient en un mot que les fiches de laboratoire omettent presque toujours : la biodisponibilité. Concrètement, cela signifie que le chiffre total mesuré en laboratoire et la fraction qui entre réellement dans un organisme vivant sont deux grandeurs distinctes, et l'écart entre les deux peut être considérable.
La biodisponibilité, dans la définition que retient le BRGM dans sa fiche technique ECOTOX-2 de décembre 2023, désigne la fraction de la concentration d'une substance qui est effectivement assimilée par un organisme et qui cause des effets. Elle se distingue de la concentration totale mesurée par une analyse chimique classique, qui inclut aussi la part du polluant immobilisée dans la matrice du sol et jamais absorbée. Selon la littérature de synthèse du domaine, cette fraction assimilée dépend de la forme chimique du contaminant, du pH, de la teneur en matière organique et de l'organisme exposé.
Trois notions que le BRGM distingue, et qu'on confond trop souvent#
Plusieurs points sont à retenir avant d'aller plus loin, parce que le vocabulaire technique de ce domaine cache trois notions différentes sous des noms proches. La fiche technique ECOTOX-2 du BRGM, publiée en décembre 2023, les sépare formellement.
La première, la disponibilité environnementale, décrit simplement le partage d'un contaminant entre la phase solide et la phase liquide d'un sol : elle ne dit rien d'un organisme vivant, seulement de la chimie du milieu. La deuxième, la biodisponibilité environnementale, désigne la fraction de cette substance effectivement assimilée par un organisme, ce qui correspond à la définition citée plus haut. La troisième, la biodisponibilité écotoxicologique, va plus loin encore : elle intègre les effets toxiques qui suivent l'exposition, pas seulement l'absorption elle-même.
Pour bien comprendre ce mécanisme, une autre définition, complémentaire, mérite d'être posée. Selon Fabure et ses coauteurs (2022), cités par ecotoxicologie.fr, la biodisponibilité est « la capacité d'une substance chimique à interagir avec un récepteur écologique, c'est-à-dire une plante, une algue, un invertébré, un poisson, etc., ou humain ». La nuance est importante ici : ces deux définitions, celle du BRGM et celle de Fabure et al., ne se contredisent pas, elles éclairent le même phénomène sous deux angles, l'un centré sur la fraction assimilée, l'autre sur la capacité d'interaction avec un récepteur biologique.
Biodisponibilité et bioaccessibilité : une distinction opérationnelle, pas un synonyme#
C'est le point que la plupart des définitions courtes en une phrase ne prennent jamais la peine de trancher, et pourtant il change tout pour qui doit interpréter un résultat d'analyse. La bioaccessibilité désigne la fraction d'un contaminant libérée dans les sucs gastro-intestinaux et donc disponible pour être absorbée, par opposition à la biodisponibilité, qui mesure la fraction réellement absorbée par l'organisme.
Autrement dit, la bioaccessibilité est une étape en amont : un contaminant peut être bioaccessible (libéré par la digestion) sans être intégralement biodisponible (absorbé à travers la paroi intestinale). Par construction, la fraction bioaccessible est donc supérieure ou égale à la fraction réellement absorbée, ce qui en fait une approximation par excès : c'est à ce titre que les méthodes normalisées d'extraction in vitro s'en servent pour estimer une exposition qu'on ne peut pas mesurer directement chez l'humain.
Ce que mesure une thèse de 2009, sol par sol#
Voici l'exemple qui rend cette distinction concrète, plutôt qu'abstraite. La thèse de doctorat de Julien Caboche, soutenue le 28 septembre 2009 à l'INPL Nancy sous la direction de Cyril Feidt et Sébastien Denys, a porté sur quatre éléments traces métalliques, l'arsenic, le cadmium, le plomb et l'antimoine, mesurés sur 15 sols provenant de 3 sites contaminés différents, pour valider le test UBM (Unified Bioaccessibility Method).
| Élément | Biodisponibilité mesurée | Source |
|---|---|---|
| Plomb (Pb) | 8 % à 82 % | thèse Caboche, 2009, INPL Nancy |
| Cadmium (Cd) | 12 % à 91 % | thèse Caboche, 2009, INPL Nancy |
| Arsenic (As) | 3 % à 78 % | thèse Caboche, 2009, INPL Nancy |
Ces plages sont bien des mesures de biodisponibilité, pas de bioaccessibilité, et elles viennent d'une seule étude portant sur 15 échantillons de sol et 3 sites contaminés : elles ne représentent ni une moyenne nationale ni un ordre de grandeur universel applicable à n'importe quel sol. Ce qui frappe, en revanche, c'est l'ampleur de l'écart à l'intérieur même de chaque élément : pour le cadmium, la valeur mesurée va de 12 % à 91 % selon le sol, un facteur de variation qui dépasse largement ce qu'une seule valeur moyenne pourrait laisser deviner. La même thèse note aussi que, pour l'antimoine, les valeurs de biodisponibilité et de bioaccessibilité restent faibles, sous 20 %, quelles que soient les caractéristiques du sol, ce qui n'a pas permis de valider le test UBM pour cet élément.
Une synthèse ultérieure de l'INERIS (rapport de février 2020), portant sur 160 échantillons de sol pour l'arsenic, le cadmium, le plomb et l'antimoine, retrouve la même dispersion, cette fois du côté de la bioaccessibilité : une grande variabilité des fractions bioaccessibles, avec des fractions généralement supérieures pour le plomb par rapport aux trois autres éléments. L'INERIS ne publie toutefois pas de plages chiffrées précises en accès libre pour cette synthèse.
Le modèle du ligand biotique : cinq métaux, pas « les métaux »#
Sous le capot de l'écotoxicologie aquatique se trouve un outil qui mérite d'être nommé précisément, plutôt que dilué en généralité. Le modèle du ligand biotique (Biotic Ligand Model, BLM) est un outil utilisé en écotoxicologie aquatique pour estimer la biodisponibilité des métaux, en tenant compte de la spéciation chimique du contaminant, de ses interactions avec les tissus biologiques comme les branchies, et de la compétition avec d'autres cations tels que le calcium, le magnésium, le sodium ou l'hydrogène.
Ce modèle n'est pas une abstraction de laboratoire : il est intégré au cadre réglementaire européen, mais pour un périmètre précis et limité. Selon l'outil bio-met.net, développé dans le cadre du consortium métaux et référence standard du secteur, cet outil réglementaire fondé sur des BLM validés porte aujourd'hui sur cinq métaux, et cinq seulement : le cuivre, le nickel, le zinc, le plomb et le cobalt, sous les cadres de la directive-cadre sur l'eau (DCE) et du règlement REACH. Ce n'est donc pas « les métaux » en général qui bénéficient d'une évaluation biodisponible réglementaire, mais ces cinq-là précisément.
Un cadre normatif qui existe, sans que son contenu soit ici détaillé#
Quatre normes ISO encadrent aujourd'hui la mesure de la biodisponibilité et de la bioaccessibilité des contaminants dans les sols : ISO 17402:2008, ISO 17924:2018 (qui a annulé et remplacé la spécification technique ISO/TS 17924:2007), ISO 7303:2025 et ISO 8259:2024. Je les cite par leur numéro et leur millésime exacts : rappelons que la traçabilité normative est un point que les articles de vulgarisation négligent souvent. Je ne détaille pas ici ce que chacune prescrit dans son texte intégral : ces documents restent d'accès payant et je n'ai pas pu en vérifier le contenu de première main, ce qui m'empêche d'en résumer les protocoles avec la précision que ce sujet exige.
Aucune obligation réglementaire française explicite d'usage de la bioaccessibilité dans le diagnostic de sites pollués n'a pu être établie à ce stade : ce point reste donc en dehors de cet article, faute de source qui le confirme.
Foire aux questions#
Quelle est la différence entre biodisponibilité et concentration totale ?#
La concentration totale, mesurée par une analyse chimique classique, inclut toute la masse de polluant présente dans un sol ou un milieu, y compris la part immobilisée et jamais absorbée par un organisme. La biodisponibilité, dans la définition du BRGM, ne désigne que la fraction effectivement assimilée par cet organisme, une valeur toujours inférieure ou égale à la concentration totale.
La bioaccessibilité et la biodisponibilité sont-elles la même chose ?#
Non. La bioaccessibilité mesure la fraction d'un contaminant libérée dans les sucs gastro-intestinaux, donc disponible pour l'absorption. La biodisponibilité mesure la fraction réellement absorbée par l'organisme, une étape plus tardive et généralement inférieure à la bioaccessibilité.
Le modèle du ligand biotique s'applique-t-il à tous les métaux ?#
Non, et c'est une confusion fréquente. Selon bio-met.net, l'outil réglementaire européen fondé sur ce modèle porte sur cinq métaux, et cinq seulement : le cuivre, le nickel, le zinc, le plomb et le cobalt, dans le cadre de la directive-cadre sur l'eau et de REACH. Les autres métaux n'entrent pas dans ce périmètre réglementaire précis.
Pourquoi la biodisponibilité du plomb varie-t-elle autant d'un sol à l'autre ?#
Dans l'étude de référence (thèse Caboche, 2009, 15 sols de 3 sites contaminés), la biodisponibilité mesurée du plomb allait de 8 % à 82 %. Cette variabilité tient à des facteurs propres à chaque sol, comme la spéciation chimique du contaminant, le pH ou la teneur en matière organique, cités par la littérature sur le sujet.
Une notion en amont de la chaîne, pas en aval#
Un contaminant doit d'abord être biodisponible pour qu'un organisme puisse l'absorber. C'est seulement ensuite, une fois absorbé, qu'il peut s'accumuler dans les tissus au fil du temps, un phénomène que RecyNetwork détaille dans sa fiche sur la bioaccumulation. Et c'est seulement quand cette accumulation se répète à chaque maillon d'une chaîne alimentaire qu'on parle de biomagnification. La biodisponibilité se situe donc en amont de ces deux notions, à la porte d'entrée du polluant dans le vivant, pas à sa sortie.
Cette porte d'entrée est justement l'objet d'étude de l'écotoxicologie, la discipline qui s'intéresse aux effets des polluants sur les écosystèmes. Une fois qu'un contaminant a franchi cette étape, sa toxicité réelle se mesure par des courbes de dose-réponse, qui expriment un effet biologique en fonction de la dose reçue, et non de la concentration totale du milieu. Cette distinction entre concentration mesurée et effet réel rejoint d'ailleurs un problème voisin, documenté sur le blog à propos des contaminants émergents, pour lesquels les normes actuelles peinent souvent à suivre le rythme de la recherche.
Sources#
- BRGM, fiche technique ECOTOX-2, Disponibilité environnementale et biodisponibilité, décembre 2023, https://ssp-infoterre.brgm.fr/fr/fiches-techniques-innovantes/disponibilite-environnementale-biodisponibilite-env-ecotox
- ecotoxicologie.fr, Biodisponibilité des contaminants dans l'environnement, citant Fabure et al. (2022), https://ecotoxicologie.fr/biodisponibilite-contaminants-environnement
- theses.fr, Julien Caboche, Validation d'un test de mesure de bioaccessibilité : application à quatre éléments traces métalliques dans les sols, INPL Nancy, 2009, https://theses.fr/2009INPL049N
- bio-met.net, outil réglementaire du modèle du ligand biotique, https://bio-met.net/
- INERIS, Facteurs d'influence de la bioaccessibilité orale des métaux et métalloïdes dans les sols, https://www.ineris.fr/fr/facteurs-influence-bioaccessibilite-orale-metaux-metalloides-sols-etat-art-caracterisation
