Cet ensemble regroupe essentiellement deux hautes vallées pastorales luchonnaises du front montagnard pyrénéen ayant des versants en soulane d’exposition sud ou sud-est : dans la partie nord du site, la vallée d’Oueil, relativement étroite, avec des forêts et des pelouses d’estives ; dans la partie sud, au contact de la haute chaîne axiale, le haut Larboust, beaucoup moins forestier, présente d’importantes surfaces marquées par une activité pastorale multiséculaire. Les terrains sont formés d’un substrat de calcaires durs, gneiss, micaschistes ou schistes, avec de nombreux vestiges des glaciations, comme des dépôts de marge glaciaire entre Saint-Paul d’Oueil et Saccourvielle, et des dépôts de versants périglaciaires lités (plusieurs couches). Les versants situés entre 1 200 et 1 970 m présentent de fortes pentes avec des risques d’éboulements, de ravinements et de glissements de terrain. Les substrats sont principalement acides, malgré la présence de quelques affleurements calcaires.
La zone abrite une diversité d’habitats de milieux ouverts du montagnard au subalpin. S’y rencontrent, particulièrement bien représentées, des prairies de fauche, ainsi que des landes et pelouses alpines de substrats acides. Les forêts, quoique morcelées, présentent un intérêt floristique et constituent des espaces refuges pour la faune. La vallée d’Oueil renferme plus de 700 ha de forêts, sous forme de boisements lâches de résineux et de feuillus (hêtraies), de boisements morcelés, dont 600 ha de sapinière âgée d’un seul tenant correspondant à la série montagnarde du Sapin et à la série subalpine du Pin à crochets (anciennes plantations RTM – Restauration des Terrains en Montagne). On note un ensemble de complexes humides tourbeux, de sources tuffeuses et de mégaphorbiaies situés essentiellement en tête de bassin de la Neste d’Oueil, ainsi que des ruisseaux affluents de la Neste d’Oô. Plusieurs sites de mouillères et de bas-marais avec sphaignes et tourbières à bombements présentent un intérêt particulier. On relève également de petites zones de mouillères sur prairies pâturées en moyenne montagne, dont un habitat de mouillère peu représenté dans les Pyrénées.
La flore vasculaire est riche ; de nombreuses plantes déterminantes ont été recensées.
Les prairies et les pâturages accueillent de nombreux taxons intéressants : la Luzule des Sudètes (Luzula sudetica), la Raiponce des Pyrénées (Phyteuma pyrenaicum), la Gagée (Gagea fragifera), le Plantain des montagnes (Plantago atrata), le Trèfle badion (Trifolium badium), la Sagine des Pyrénées (Sagina saginoïdes subsp. pyrenaica)...
En soulane, on note d’autres espèces patrimoniales dans les pelouses calcaires : la Fétuque de Gautier (Festuca gautieri), la Fritillaire noire (Fritillaria nigra), le Petit népéta (Nepeta nepetella), la Nigritelle de Gabas (Nigritella gabasiana), le Bugle petit pin (Ajuga chamaepitys), la Potentille dressée (Potentilla recta).
S’y ajoutent des taxons des pelouses rocailleuses et de rochers. Le Tabouret des montagnes (Noccaea montana), rare en Haute-Garonne, la Gentiane à feuilles courtes (Gentiana brachyphylla), la Luzerne sous-ligneuse (Medicago suffruticosa), l’Arabette à feuilles de serpolet (Arabis serpillifolia), la Violette des Pyrénées (Viola pyrenaica), l’Aspérule des Pyrénées (Asperula pyrenaica), l’Ononis à feuilles rondes (Ononis rotundifolia), ainsi que le Seseli nain (Seseli nanum) qui est protégé en Midi-Pyrénées, poussent de préférence sur les affleurements calcaires, tandis que l’Androsace de Vital (Androsace vitaliana), plante très rare en Haute-Garonne, et la Paronyque à feuilles de renouée (Paronychia polygonifolia) sont des indicateurs des substrats siliceux.
Sur les secteurs thermophiles s’épanouissent l’Ornithogale de Gussone (Ornithogalum gussonei) et la Scille d’automne (Scilla autumnalis). L’intérêt biogéographique de ce site est fort avec la présence de taxons méditerranéens. Le Phagnalon repoussant (Phagnalon sordidum), une astéracée déterminante, arrive ici dans sa limite orientale de répartition, tandis que le Cheilanthès acrostic (Cheilanthes acrostica), une fougère protégée en Midi-Pyrénées, forme ici des stations totalement isolées de celles connues sur le bassin méditerranéen.
Les nardaies colonisées par les landes à Callune et à Rhododendron abritent la Renoncule amplexicaule (Ranunculus amplexicaulis) et la Pensée de Bubani (Viola bubanii), une orophyte endémique commune sur ce territoire. En France, cette pensée est répertoriée uniquement dans les départements des Hautes-Pyrénées, de la Haute-Garonne et du Tarn.
La Vesce orobe (Vicia orobus) fleurit dans les ourlets acidiphiles montagnards, tandis que l’Iris des Pyrénées (Iris latifolia) s’épanouit dans des pelouses et landes plutôt basophiles.
L’Épilobe de Durieu (Epilobium duriaei) et la Valériane des Pyrénées (Valeriana pyrenaica) croissent dans des mégaphorbiaies ou des sous-bois humides. La zone abrite également l’une des trois stations de Valériane grecque (Polemonium caeruleum) du département de la Haute-Garonne. Cette plante est protégée en France.
La végétation de certaines mouillères est intéressante par la présence d’Épipactis des marais (Epipactis palustris) ; la flore des tourbières renferme aussi une bonne diversité : le Rossolis à feuilles rondes (Drosera rotundifolia), protégé en France, le Scirpe multicaule (Eleocharis multicaulis), protégé en Midi-Pyrénées, et le Sedum velu (Sedum villosum) ; les espèces de bordures de torrents ou de sources tuffeuses sont bien représentées : la Fétuque des ruisseaux (Festuca rivularis), la Saxifrage aquatique (Saxifraga aquatica), une espèce endémique des Pyrénées, et la Lysimaque éphémère (Lysimachia ephemerum). Cette dernière est protégée en France, et il s’agirait de l’unique station actuellement répertoriée en Midi-Pyrénées..
La Lathrée écailleuse (Lathraea squamaria), une espèce rare et discrète qui parasite les racines des arbres et notamment des ifs (Taxus baccata), a été recensée dans les secteurs forestiers.
Ce territoire, qui comporte des milieux humides et des forêts aux ambiances confinées, est potentiellement favorable aux mousses. Des sphaignes ont été localisées dans les bas-marais, tandis que trois bryophytes « déterminantes » (Blasia pusilla, Fissidens grandifrons et Riccardia palmata) ont été inventoriées en contexte forestier.
Les bassins versants de la Neste d’Oueil (ruisseau, ruisselets, mouillères) et de la Neste d’Oô, affluents de la Pique, sont des sites d’intérêt pour le Desman des Pyrénées et la Loutre. La Neste d’Oueil, classée comme cours d’eau à migrateurs (décret n° 89-415 du 20/06/89), est, à ce jour, un bassin vierge de toute installation hydroélectrique. Le site présente une avifaune caractéristique, avec la présence de rapaces emblématiques et de galliformes de montagne (Perdrix grise et Grand Tétras qui sont en régression) ; la présence du Lagopède alpin en limite d’aire est ancienne, et ne peut qu’être très sporadique de nos jours.
Malgré des connaissances naturalistes fragmentaires, un enjeu relatif aux insectes a été identifié.
4 orthoptères endémiques trouvent des conditions favorables à leur développement : le Gomphocère pyrénéen (Gomphoceridius brevipennis), observable sur les crêtes aux alentours de 2 000 m d’altitude, le Criquet de Saulcy (Chorthippus binotatus saulcyi moralesi), adepte des pelouses rocailleuses exposées au sud, ainsi que la Decticelle des Pyrénées (Metrioptera buyssoni) et l’Éphippigère gasconne (Platystolus monticolus), deux sauterelles qui se dissimulent dans la végétation de l’étage montagnard.
Enfin, le Gomphocère tacheté (Myrmeleotettix maculatus maculatus, non déterminant dans les Pyrénées) vit sur des dalles rocheuses à végétation éparse, tandis qu’une population du Criquet palustre (Chorthippus montanus) a été localisée à proximité d’une mouillère en 2006. Cette dernière espèce serait rare en Haute-Garonne. En effet, il s’agirait de la première mention pour ce département.
Signalons également la présence de deux papillons intéressants : le Moiré pyrénéen (Erebia gorgone) et la sous-espèce pyrénéenne du Moiré fontinal (Erebia pronoe glottis).
L’élevage extensif, bien qu’en régression, est encore présent et contribue au maintien des espaces ouverts. La sylviculture reste modérée. La fréquentation touristique est en forte augmentation localement en raison d’aménagements (rénovation de la route du Port de Bales) et du développement du tourisme hivernal. Par leurs qualités paysagères, l’harmonie de l’architecture de leurs granges foraines qui a su garder un caractère local, et leurs sites inscrits au titre de la loi du 2 mai 1930, ces vallées présentent un grand intérêt naturaliste et culturel.
La zone comprend le massif de la vallée d’Oueil et la montagne d’Espiau (Coume de Herrère – 1 841 m). Les contours sont d’abord basés sur des critères géomorphologiques et fonctionnels (bassin versant). La zone est délimitée au sud par des massifs au contact de la haute chaîne (cap de la Pène de Soulit, Pouy Louby (2 091 m), pic du Lion (2 102 m). Le sud du col de Peyresourde fait donc l’objet d’une autre ZNIEFF. Les villages de la vallée de Larboust sont exclus. À l’ouest, c’est la crête qui relie le col de Peyresourde au mont Né qui constitue la limite de la zone, au nord celle allant du mont Né (2 147 m) au pic d’Antenac, en passant par le cap de Pradaus. Plus à l’est de la zone, il s’agit du versant forestier d’Antenac. Le site présente une cohérence liée à la présence d’un ensemble de milieux naturels qui accueillent de nombreuses espèces déterminantes.