Lichens et qualité de l’air : comment un tronc d’arbre enregistre des années de pollution

Le mercredi 14 octobre 2026, jour de la Journée nationale de la qualité de l’air, l’association Lauragais Nature conduisait des participants dès 6 ans sur le circuit du Calvaire, à Payra-sur-l’Hers (Aude), pour observer les lichens des arbres et en tirer une lecture de l’air, selon la fiche de l’animation publiée par le ministère de la Transition écologique. L’instrument n’a ni pile ni capteur : un organisme qui grandit de l’ordre du millimètre par an et garde ainsi la trace de l’air des années passées, soufre et composés azotés en tête. Il ne donne en revanche ni concentration, ni l’air du jour, et un tronc abondamment colonisé n’est pas un certificat d’air pur.

Des années d’air résumées sur quelques centimètres d’écorce

Lire la pollution sur un tronc n’a rien d’une invention récente. Les relevés de lichens épiphytes — ceux qui vivent sur l’écorce des arbres — servent à estimer la pollution de l’air depuis la fin du XIXᵉ siècle, rappellent C. Colesie et K. K. Newsham dans un commentaire paru le 23 février 2026 dans Global Change Biology. Le principe tient en une observation : toutes les espèces ne supportent pas les mêmes doses de polluants, en particulier soufrés et azotés. La liste des espèces présentes sur un arbre, et leur abondance, dessine donc en creux l’air auquel elles ont survécu.

Le second ingrédient est la lenteur. Selon les valeurs compilées par l’article « Lichen » de Wikipédia, un lichen crustacé, plaqué contre son support, gagne de 0,5 à 2 mm par an ; un foliacé, en lames, de 0,5 à 4 mm ; un fruticuleux, en touffes ou en filaments, de 1,5 à 5 mm. À ce rythme, un thalle de quelques centimètres représente plusieurs années de croissance, parfois davantage. Ce qu’on lit sur l’écorce n’est pas l’air de la semaine : c’est un cumul.

Le site du programme de sciences participatives Lichens GO tire la même conséquence : les lichens reflètent une pollution accumulée sur plusieurs années, ce qui les rend complémentaires des capteurs plutôt que concurrents. La lenteur a un revers. Une amélioration récente de l’air ne se voit sur un tronc qu’avec retard, le temps que des espèces sensibles s’installent et grandissent.

Le lichen intègre ; il ne mesure pas.

Un champignon et une algue qui se nourrissent d’air

Un lichen n’est ni une mousse ni une plante. C’est une association symbiotique permanente entre un champignon, le mycobionte, et un partenaire capable de photosynthèse, le photobionte, qui peut être une algue ou une cyanobactérie. La division du travail est nette : le photobionte fabrique l’énergie à partir de la lumière, le champignon fournit la structure, retient l’eau et capte les minéraux. La France compte environ 2 500 espèces de lichens, pour quelque 4 500 phanérogames, les plantes à graines, selon l’article de Wikipédia déjà cité.

Ce montage a une conséquence directe sur la façon dont l’organisme se nourrit. Une plante vasculaire puise l’eau et les sels minéraux dans le sol par ses racines. Le lichen, lui, tire sa nourriture de l’atmosphère : les rhizines, ces filaments qui le fixent à l’écorce, ne servent qu’à l’ancrage et n’absorbent rien du support.

S’y ajoute une absence de barrière. D’après une fiche pédagogique de Tela Botanica, les lichens ne possèdent ni cuticule — la couche cireuse qui imperméabilise la surface des feuilles — ni stomates, les pores qu’une plante ouvre ou ferme pour contrôler ses échanges gazeux. Ils ne peuvent donc pas réguler ce qui entre. Tout ce qui se dépose sur le thalle ou se dissout dans la pluie, la rosée ou le brouillard y pénètre, y compris à faible concentration.

C’est là que se loge l’explication. Dire qu’un lichen est « sensible » à la pollution ne dit pas pourquoi. Le mécanisme est l’absence de filtre : une feuille trie, le lichen subit.

Reste le rythme de cette exposition. Les lichens sont poïkilohydres : leur teneur en eau suit celle du milieu, et ils supportent des dessiccations très poussées en suspendant leur activité. À la réhydratation, leur métabolisme repart en cinq à trente minutes. L’organisme fonctionne donc par intermittence, quand l’air est humide — c’est-à-dire précisément quand les polluants sont dissous dans l’eau qui le mouille et peuvent être absorbés. Chaque brouillard, chaque averse, chaque rosée matinale est un épisode d’enregistrement.

Additionnés sur des années, ces épisodes font la différence avec un capteur. Celui-ci produit une moyenne horaire ou journalière ; le lichen totalise une longue suite de phases humides, sans horodatage. Il enregistre une dose, pas un instant.

Compter les espèces ou doser le thalle : deux lectures d’un même organisme

Un même lichen peut servir de deux façons qui ne répondent pas à la même question. La première est la bio-indication : on relève quelles espèces sont présentes sur un ensemble d’arbres et en quelle abondance. C’est l’objet de la norme française NF X43-903 de mai 2008, qui définissait l’indice biologique de lichens épiphytes (IBLE), puis de la norme européenne NF EN 16413 qui l’a remplacée en 2014. Cette lecture renseigne sur l’effet de l’air sur le vivant.

La seconde est la bioaccumulation. Les lichens peuvent stocker dans leur thalle certains métaux lourds et radioéléments ; on prélève alors l’organisme pour doser ce qu’il a accumulé. Cette lecture renseigne sur ce qui s’est déposé, pas sur la façon dont les espèces y ont réagi.

Aucune des deux ne fournit une concentration dans l’air. La fiche AFNOR de la norme NF X43-903 le précise d’ailleurs pour l’IBLE : la méthode, applicable en milieu industriel, urbain, périurbain et rural mais pas en forêt, ne mesure pas directement la concentration des contaminants. Compter des lichens et mesurer un polluant sont deux opérations distinctes.

Du désert lichénique au retour des espèces en ville

Le résultat le plus solide de la biosurveillance par les lichens est aussi le plus ancien : le dioxyde de soufre fait disparaître la plupart des espèces. Au milieu et à la fin du XXᵉ siècle, les centres-villes formaient des « déserts lichéniques », où seules quelques espèces survivaient à des concentrations de dioxyde de soufre (SO2) supérieures à 125 µg/m³, selon le commentaire de Global Change Biology. Pour un organisme qui absorbe sans filtrer ce que l’humidité lui apporte, un gaz présent à ces niveaux ne laisse que les espèces les plus tolérantes.

Cette exposition a reculé. En France, les rejets de SO2 ont chuté depuis le début des années 1980, d’après les données détaillées sur les rejets de polluants dans l’air publiées par le SDES le 31 mars 2026. Les concentrations moyennes annuelles ont, elles, fortement diminué depuis 2000, avec un ralentissement depuis 2011, selon la page du SDES consacrée au dioxyde de soufre, datée du 26 juin 2026. Les normes de protection de la santé y sont respectées depuis 2009, à deux cas isolés près : Saint-Pierre de La Réunion en 2015, du fait d’un volcan, et Lillebonne en 2020, à la suite d’un incident de raffinerie. En 2024, la moyenne annuelle était de 1,3 µg/m³ en fond urbain et de 1,9 µg/m³ à proximité des industries, qui émettent désormais 85 % du SO2 national d’après les mêmes données détaillées du SDES de mars 2026.

Mis côte à côte, 125 µg/m³ et 1,3 µg/m³ donnent un écart de l’ordre de cent fois. La comparaison demande une précaution : ce n’est pas une série homogène. D’un côté, un seuil de survie rapporté pour des centres-villes européens du siècle dernier ; de l’autre, une moyenne annuelle française de 2024. L’ordre de grandeur suffit pourtant à expliquer le retour des lichens en ville. Deux ordres de grandeur, ce n’est pas une nuance.

Une série mesurée sur le terrain montre à quoi ressemble ce retour. Dans la région de Québec, G. Denis, C. Lavoie et leurs coauteurs ont revisité en 2016 les 105 stations relevées en 1985-1986, résultats publiés dans Le Naturaliste canadien en 2020. Le couvert lichénique total a augmenté dans 80 % des stations, de 86 % en moyenne, et le désert lichénique des quartiers centraux avait totalement disparu en 2016. Les auteurs relient cette évolution à la baisse notable du SO2 depuis le début des années 1990. Il s’agit d’un cas québécois, pas d’une mesure française : il illustre une dynamique, il ne chiffre pas la situation des villes de France.

Le détail de l’étude compte autant que son bilan. Les trois espèces les plus sensibles présentes sur les stations sont celles qui ont le moins progressé. La recolonisation commence par les espèces tolérantes et pionnières ; les plus exigeantes suivent, avec retard, quand elles suivent. Voir des lichens revenir sur les arbres d’un centre-ville ne signifie donc pas que le peuplement a retrouvé l’état d’un milieu non pollué. Le couvert revient avant la diversité.

L’azote, nouveau message inscrit sur les troncs

Le soufre ayant presque disparu de l’air, ce sont désormais les composés azotés qui structurent les communautés de lichens. Encore faut-il distinguer deux formes d’azote que l’usage courant confond sous le mot « pollution azotée ». L’azote oxydé, ce sont les oxydes d’azote (NOx), dont les transports émettaient 47 % en France en 2024. L’azote réduit, c’est l’ammoniac (NH3), dont 96 % des émissions françaises viennent de l’agriculture : épandages, déjections animales, pâture.

Les deux n’ont pas suivi la même trajectoire. Selon les données détaillées sur les rejets de polluants dans l’air publiées par le SDES le 31 mars 2026, qui complètent le bilan de la qualité de l’air extérieur en France en 2024 établi sur des données encore préliminaires, les émissions de NOx ont baissé de 65 % entre 2000 et 2024, celles d’ammoniac de 23 % seulement. Un tronc lu en 2026 porte donc un message différent de celui que décrivaient les manuels des années 1980, centrés sur le SO2 : le recul des NOx et la lente décrue de l’ammoniac agricole y laissent chacun leur empreinte.

Ces empreintes ne vont pas dans le même sens. La méta-analyse européenne de Counoy et ses coauteurs, détaillée plus bas, établit que le SO2 a l’effet négatif le plus constant sur la fréquence des lichens, que la hausse des NOx réduit en général la fréquence des espèces, mais que l’ammoniac a plus souvent des effets positifs que les deux autres gaz. Le commentaire de Global Change Biology en donne le décompte sur les 43 espèces indicatrices : 28 répondent négativement au SO2 et quatre seulement positivement ; 15 déclinent quand les NOx augmentent, trois seulement progressent ; huit répondent positivement à l’ammoniac. L’ammoniac ne favorise pas pour autant tous les lichens : dix autres espèces répondent négativement à la fois au NH3 et aux NOx. Le cas le plus parlant est celui de Xanthoria parietina, un lichen jaune-orangé : il réagit négativement aux NOx et positivement à l’ammoniac. Arthonia radiata présente lui aussi des réponses de sens opposé aux deux formes d’azote. Pourquoi ces effets s’opposent, les auteurs du commentaire de Global Change Biology le jugent encore inexpliqué ; aucun mécanisme physiologique n’est établi à ce jour.

Pour qui regarde un arbre, c’est la conséquence la plus directe. Un tronc abondamment couvert de lichens jaune-orangé n’est pas un certificat d’air pur. Certaines espèces dites nitrophiles — qui profitent d’un apport d’azote — prospèrent avec un excès d’ammoniac : un tronc très colonisé par ces espèces peut traduire un apport d’azote agricole plutôt qu’un air peu chargé. C’est la composition qui parle, pas la quantité. Et c’est précisément pour lire cette composition que la séparation entre azote réduit et azote oxydé, apportée par la méta-analyse, compte.

Une norme européenne depuis 2014 et 58 études mises en commun

Une observation naturaliste ne devient une mesure comparable qu’à une condition : que tout le monde observe de la même façon. Deux relevés faits sur des essences différentes, à des hauteurs différentes, avec des espèces confondues entre elles, ne se comparent pas : une différence d’espèces peut tenir au protocole autant qu’à l’air.

La France s’était dotée dès mai 2008 d’une méthode normalisée, l’IBLE de la norme NF X43-903. Elle a été annulée et remplacée en 2014 par la norme NF EN 16413, « Air ambiant — Biosurveillance à l’aide de lichens — Évaluation de la diversité des lichens épiphytes », qui fixe à l’échelle européenne le plan d’échantillonnage et le choix des arbres. Une norme rend chaque relevé reproductible. Elle ne dit pas, à elle seule, comment interpréter ensemble des relevés faits dans des pays et des climats différents.

C’est ce pas qu’a franchi une méta-analyse menée notamment par H. Counoy, L. Turcati, P. Bogaert et Y. Agnan, publiée en 2025 dans Global Change Biology. Les auteurs ont harmonisé les données brutes de 58 études appliquant le protocole européen : 9 064 arbres, 2 932 sites, 15 pays. Sur les 477 espèces recensées, 43 seulement — moins d’une sur dix — présentent une réponse suffisamment cohérente pour servir d’indicatrices. Les modèles relient leur présence à six variables : l’ammoniac, les NOx, le SO2, la température moyenne, l’humidité relative et la saisonnalité thermique, c’est-à-dire l’écart entre saisons chaudes et froides.

L’apport principal tient dans la séparation des deux formes d’azote. Les études locales permettent rarement de distinguer la réponse à l’azote réduit de la réponse à l’azote oxydé. Sur près de 3 000 sites répartis dans 15 pays, les modèles y parviennent. C’est cette distinction qui permet de dire si un peuplement dominé par des espèces nitrophiles signale de l’ammoniac ou autre chose.

Les auteurs en tirent des recommandations pratiques : privilégier des essences répandues — érables, frênes, chênes, tilleuls, selon le commentaire qui accompagne l’article — et regrouper les espèces morphologiquement proches pour limiter les erreurs d’identification. Le travail présente un indice européen harmonisé de qualité de l’air par les lichens comme une étape future, pas comme un acquis. Il démontre que l’agrégation est possible. L’indice reste à construire.

Températures et humidité brouillent aussi le signal

Si la méta-analyse a intégré la température, l’humidité et la saisonnalité à côté des polluants, c’est que l’écorce enregistre aussi le climat. Certaines espèces sont plus fréquentes sous climat frais, comme Xanthomendoza fallax ; d’autres sous climat chaud et humide, comme Parmotrema perlatum. Le commentaire de Global Change Biology cite le cas de Düsseldorf, où plusieurs espèces associées à la chaleur ont progressé sur les arbres entre 2001 et 2013. Le réchauffement modifie donc déjà les communautés, indépendamment de la qualité de l’air.

Pour qui veut lire un tronc, la conséquence est directe. Une évolution des lichens n’est pas automatiquement une évolution de la qualité de l’air. L’arrivée d’une espèce peut traduire un recul du soufre, une hausse de l’ammoniac, un hiver plus doux ou plusieurs de ces causes à la fois. La plupart des espèces dépendent d’ailleurs de plusieurs variables simultanément, ce qui interdit de leur attribuer un polluant unique.

Les auteurs du commentaire relèvent d’autres sources d’usure de l’instrument. Le protocole européen comporte des sources d’erreur substantielles, y compris entre lichénologues expérimentés : l’identification elle-même est une marge d’incertitude. Le protocole ne permet pas non plus, à lui seul, d’isoler la réponse à un polluant donné ; il faut le croiser avec des données de pollution, comme l’a fait la méta-analyse. Quant à la voie la plus fiable pour établir un lien de cause à effet, ils la situent dans des expériences de terrain contrôlées, menées sur des décennies.

Ces limites ne retirent pas sa valeur à l’instrument : elles en fixent le champ d’application. Le lichen signale qu’un changement a eu lieu. Le nommer demande d’autres données.

Lichens GO, un protocole à la portée d’un promeneur

L’animation de Payra-sur-l’Hers s’inscrivait dans la Journée nationale de la qualité de l’air, organisée chaque année depuis 2015 par le ministère de la Transition écologique. L’édition 2026 coïncide avec les 30 ans de la loi LAURE, la loi du 30 décembre 1996 sur l’air et l’utilisation rationnelle de l’énergie, dont l’article 1ᵉʳ reconnaît à chacun le droit de respirer un air qui ne nuise pas à sa santé. Gratuite sur inscription, l’après-midi du 14 octobre (14 h-16 h 30) proposait d’observer et d’identifier des lichens, puis de tester la qualité de l’air avec un protocole présenté comme simple et ludique. Ce qu’un tronc permet de conclure dépend pourtant de la méthode suivie.

Ce type d’observation dispose en France d’un cadre plus structuré : Lichens GO, programme de sciences participatives qui évalue la qualité de l’air près de chez soi à partir des espèces de lichens poussant sur les arbres. Il est porté par PartiCitaE (Sorbonne Université) et Vigie-Nature École (Muséum national d’Histoire naturelle), avec l’Association française de lichénologie, Tela Botanica, l’UCLouvain et Sciences.be. Selon le site du programme, il fonctionne depuis 2017, année où protocole et clé d’identification ont été co-construits avec des bénévoles de la région lyonnaise. L’étape qui compte le plus est celle de 2022 : protocole et clé ont été retravaillés à partir des recherches de l’UCLouvain, ce qui adosse l’outil grand public à la recherche sur l’interprétation des relevés. La saisie passe par une interface Tela Botanica depuis 2019, remplacée en 2023 par une nouvelle interface qui permet de visualiser les résultats.

Le protocole transpose la logique de la norme à la portée d’un non-spécialiste. Sur plusieurs arbres isolés, le participant pose une grille à hauteur fixe et relève les espèces présentes sur les quatre faces de chaque tronc, en notant à la fois le nombre d’espèces et leur abondance, mesurée par le nombre de carrés de la grille occupés. Les fiches pédagogiques du programme précisent aussi les dimensions de la grille, la hauteur de pose et des critères de choix des arbres, circonférence minimale et essences à écarter ; ces paramètres sont à lire sur les documents du programme eux-mêmes. Le terrain naturel de cette observation, ce sont les arbres d’alignement et de parc, ceux-là mêmes dont un autre article détaille ce que les arbres en ville apportent à la santé.

L’intérêt de cette standardisation est collectif. Des relevés amateurs faits chacun à sa façon resteraient des anecdotes ; faits selon le même protocole, ils deviennent comparables et alimentent une cartographie de la qualité de l’air locale. À l’échelle individuelle, la portée est plus étroite. Un relevé sur quelques arbres renseigne sur un lieu et une période de plusieurs années, pas sur l’air respiré chez soi aujourd’hui. C’est déjà une information.

Particules, ozone, concentration du jour : le relais des stations de mesure

Reste ce que l’instrument ne sait pas faire. Un lichen ne donne pas de concentration : la norme française l’écrivait pour l’IBLE, et la bio-indication repose toujours sur un comptage d’espèces, pas sur un dosage de l’air. Il ne donne pas l’air du jour, puisqu’il cumule des années d’épisodes humides. Et il laisse dans l’ombre deux familles de polluants. La méta-analyse européenne a dû exclure les particules et l’ozone de ses modèles en raison de la colinéarité des variables — des variables qui varient ensemble au point qu’un modèle ne peut plus attribuer un effet à l’une plutôt qu’à l’autre. Or ce sont deux des polluants les plus liés aux effets sanitaires de la pollution de l’air.

Pour l’exposition quotidienne, la référence reste la mesure instrumentale des stations et les indices publiés par les associations agréées de surveillance de la qualité de l’air. L’évaluation du risque lié aux particules relève, elle, d’un tout autre outillage, comme le montrent les valeurs toxicologiques de référence de l’ANSES pour les particules ultrafines. Le lichen n’entre pas dans ce registre. Il apporte la profondeur temporelle et l’effet sur le vivant que les capteurs n’enregistrent pas.

Le lichen et le capteur ne répondent pas à la même question. L’un dit ce que l’air a fait au vivant pendant des années, l’autre ce que contient l’air au moment de la mesure.

Questions fréquentes sur les lichens et la qualité de l’air

Qu’est-ce qu’un lichen ?

Un lichen est une association symbiotique permanente entre un champignon et un partenaire photosynthétique, algue ou cyanobactérie. Le partenaire photosynthétique produit l’énergie ; le champignon apporte la structure, l’eau et les minéraux. La France en compte environ 2 500 espèces.

Pourquoi les lichens indiquent-ils la pollution de l’air ?

Parce qu’ils se nourrissent à partir de l’atmosphère et ne disposent ni de racines absorbantes, ni de cuticule, ni de stomates pour filtrer leurs échanges. Ce qui se dépose ou se dissout dans la pluie, la rosée ou le brouillard pénètre dans le thalle, même à faible concentration. Comme les espèces ne tolèrent pas les mêmes doses, la composition d’un peuplement reflète l’air des années passées.

Un arbre couvert de lichens signifie-t-il un air pur ?

Non. Certaines espèces dites nitrophiles, comme Xanthoria parietina, au thalle jaune-orangé, profitent d’un excès d’ammoniac. Un tronc très colonisé peut donc traduire un apport d’azote d’origine agricole. C’est la composition des espèces qui renseigne, pas leur quantité.

Quels polluants les lichens révèlent-ils ?

Longtemps, le dioxyde de soufre (SO2), qui a l’effet négatif le plus constant sur leur fréquence. Aujourd’hui surtout les composés azotés : la hausse des oxydes d’azote (NOx), issus en grande partie des transports, réduit en général la fréquence des espèces, tandis que l’ammoniac (NH3), issu à 96 % de l’agriculture en France, favorise plus souvent certaines espèces que les deux autres gaz, sans profiter à toutes. Les lichens réagissent aussi à la température et à l’humidité.

Peut-on remplacer un capteur par des lichens ?

Non. Un relevé de lichens ne donne ni concentration, ni qualité de l’air du jour, et ne renseigne pas sur les particules ni sur l’ozone. Il complète la mesure instrumentale en apportant une vision cumulée sur plusieurs années. Pour l’exposition quotidienne, la référence reste celle des stations de mesure et des indices publiés par les associations agréées de surveillance de la qualité de l’air.

Comment participer à Lichens GO ?

Le programme, porté par PartiCitaE (Sorbonne Université) et Vigie-Nature École (Muséum national d’Histoire naturelle), propose un protocole et une clé d’identification sur son site. Il s’agit de relever, à l’aide d’une grille posée à hauteur fixe sur plusieurs arbres isolés, les espèces présentes sur les quatre faces du tronc et leur abondance, puis de saisir les données, qui servent à cartographier la qualité de l’air locale.

Pourquoi les lichens reviennent-ils en ville ?

Parce que le dioxyde de soufre, qui faisait des centres-villes du XXᵉ siècle des déserts lichéniques au-delà de 125 µg/m³, a reculé : la moyenne annuelle française en fond urbain était de 1,3 µg/m³ en 2024, de l’ordre de cent fois moins, même si les deux valeurs ne forment pas une série homogène. Les espèces tolérantes reviennent les premières ; les plus sensibles suivent avec retard.