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Méditerranée : des sentinelles qui parlent vrai

23/02/15

Pour suivre au fil du temps l'état de santé des écosystèmes, les scientifiques doivent disposer d'organismes bioindicateurs fiables et largement répandus. Encore faut-il les utiliser avec discernement afin d'éviter les interprétations douteuses. Les récents travaux du Laboratoire d'Océanologie de l'Université de Liège à la Station STARESO (Haute Corse) ont permis de maximaliser l'apport de deux bioindicateurs majeurs en Mer Méditerranée: la posidonie et la moule. Cerise sur le gâteau: ces deux "sentinelles" pourraient refléter, si les hypothèses se confirment, l'amélioration notable de l'environnement dans le Sud de l'Europe. Une bonne nouvelle qui ne se boude pas.

posidonie moulePeu de touristes en sont conscients: si de nombreux endroits du rivage de la Méditerranée offrent au regard de superbes reflets turquoises, c'est en bonne partie grâce aux herbiers de posidonies. Ces plantes à fleurs, qui appartiennent au groupe des magnoliophytes marines, se sont installées dans le pourtour méditerranéen il y a près de 8.000 ans lors de la dernière remontée d'eau dans l'énorme zone intercontinentale. Cette qualité esthétique des herbiers (particulièrement l'espèce Posidona oceanica, abondante en Méditerranée) n'est cependant pas celle qui intéresse au premier plan les scientifiques, mais bien plutôt ses particularités morphologiques. En effet, comme toutes les plantes, les herbiers de posidonies présentent une importante surface disponible pour la photosynthèse et les échanges nutritifs: les feuilles sont aplaties et linéaires (60 centimètres de longueur pour 1 centimètre de largeur) et elles croissent densément à partir d'un rhizome rampant dont les racines sont ancrées dans le sédiment marin. Grâce à cette configuration particulière, on peut compter jusqu'à 3.000 feuilles de posidonies par mètre-carré! Posidonica oceanica ne couvre certes qu'1 à 2% des fonds de la Méditerranée mais, avec de telles caractéristiques, on comprend aisément qu'elle joue un rôle fondamental dans les cycles de l'oxygène, du carbone, de l'azote, du phosphore... et cela bien au-delà  de la frange littorale qu'elle colonise (de 0 à 45 m de profondeur).

La particularité de la Station de Recherches Sous-marines et Océanographiques (STARESO) de l'Université de Liège, située dans la Baie de Calvi en Haute-Corse, est qu'elle dispose depuis près de trente ans d'une banque de données particulièrement étoffée sur les posidonies. Du fait qu'elle est capable d'accumuler les polluants dissous dans l'eau de mer et piégés par les sédiments, cette plante est traditionnellement considérée comme un excellent bioindicateur de l'état de l'environnement marin. En tant qu'organisme sessile photosynthétique, elle est notamment capable d'accumuler les éléments traces: tant les polluants les plus connus (les métaux traces "classiques" comme le plomb, le cadmium, le mercure...) que les métaux dits "rares" et moins connus (antimoine, vanadium, bismuth...). Cette qualité de "témoin", voire de "mémoire" de la qualité de l'écosystème, la posidonie la partage avec d'autres organismes vivants, parfois très différents. C'est le cas des moules et, particulièrement, de Mytilus galloprovincialis, la moule de Méditerranée. Comme toutes les moules, Mytilus galloprovincialis se nourrit des particules en suspension qui l’environnent et, à ce titre, fournit de précieuses indications sur la présence éventuelle d'une pollution.

Ces deux bioindicateurs présentent en outre l'intérêt d'être complémentaires: la moule, maintenue artificiellement dans des poches en pleine eau, reflète essentiellement la qualité de la colonne d'eau ; la posidonie traduit, elle, la qualité du fond marin et fournit une information précieuse sur l’accumulation année après année des polluants dans les sédiments côtiers. La première donne donc un signal général sur l'état actuel d'une zone de grande taille, la seconde procure un signal beaucoup plus fin et tenant compte de variations spatiales (et intégrées dans le temps) plus légères de la pollution. Mais si l'identification de bons bioindicateurs est une chose, leur utilisation à bon escient en est une autre! Il y a quelques années, Jonathan Richir, à l'époque doctorant au Laboratoire d'Océanologie de l’Université de Liège, avait déjà démontré que la présence de zinc dans l'oursin violet (Paracentrotus lividus, un autre bioindicateur) ne devait pas nécessairement être considérée comme un indice de pollution. En effet, en période de reproduction, l'oursin femelle concentre cet élément essentiel en vue de la libération prochaine de ses gamètes. Ignorer ce genre de réalités - le sexe des oursins récoltés lors des campagnes d'échantillonnage saisonnières, par exemple - expose les scientifiques à de sérieux biais dans l'interprétation des données.

Gare aux interprétations trop rapides!

Après plusieurs années de recherches, les travaux de Jonathan Richir (actuellement en post-doctorat, responsable scientifique du projet "STARECAPMED") et de ses collègues viennent d'aboutir à des constats de la même veine, mais portant cette fois sur la moule de méditerranée et la posidonie (1). "C'est pendant la période où elle assimile la nourriture pour produire ses gamètes que la moule de Méditerranée accumule le plus d'éléments traces, explique Sylvie Gobert, professeur d'Océanographie et responsable du Laboratoire d'Océanologie de la Faculté des Sciences de l'ULg. Ensuite, lorsque survient la reproduction, l’émission brutale des gamètes dans l'environnement provoque un pic temporaire des concentrations en éléments traces dans la chair des moules. En effet, les éléments traces, contrairement aux gamètes, ne sont pas relargués dans l’environnement; ce pic de concentrations en éléments traces s’explique par la perte significative de masse corporelle (environ 20 %) induite par la libération des gamètes. Mais la pollution dans la colonne d'eau, elle, ne varie pas pour autant! En d'autres termes, les variations d'éléments traces qu'on peut trouver dans les moules ne traduisent pas forcément à tout instant le degré de pollution de l'environnement mais bien, par exemple, les activités écophysiologiques de l'animal". Le même type de constat a été fait pour les posidonies observées sur le littoral français (région PACA, Corse), en Méditerranée. "Nous avons opéré des prélèvements très rapprochés, étalés sur de nombreuses années tant en milieux pollués que non pollués. Grâce à ceux-ci, nous avons constaté que les cycles des éléments traces suivent exactement le cycle de croissance de la plante. Ainsi, au fil de leur croissance, les jeunes pousses accumulent les éléments traces dans leurs tissus. Mais, à l'automne, les feuilles les plus anciennes et les plus contaminées se détachent et, de ce fait, les concentrations en éléments traces dans la biomasse des feuilles chutent brutalement. Nous sommes donc en présence d'un artefact, puisque la concentration dans le milieu, elle, ne varie pas!" Conclusion: une fois encore, le bioindicateur, dans ce genre de circonstances, reflète davantage sa physiologie propre que l'état de l'environnement.

Est-ce à dire que les vertus bioindicatrices de ces organismes sont à remettre en question? La réponse de Sylvie Gobert est clairement négative. "Les valeurs des concentrations, elles, sont bien là et n'ont aucune raison d'être remises en cause. En revanche, ce genre de résultats doit inciter les chercheurs à faire preuve d'une plus grande vigilance dans leurs prélèvements et dans la façon d'interpréter leurs résultats. Au vu de nos observations, il ne serait plus admissible, à l'avenir, de prendre plusieurs études disparates et d'en comparer les résultats sans se soucier de la partie de la plante analysée ou de saison de l’année échantillonnée. L'harmonisation des protocoles de prélèvement devient un impératif".

Valeurs TEPI Mediterannee

Deux indices pour aider les décideurs

moules pochesEn 2014, Jonathan Richir et Sylvie Gobert ont également mis au point deux indices permettant de rendre compte d'une manière synthétique de l'état de pollution d'un site marin en matière d'éléments traces. Le premier, baptisé TEPI (Trace Element Pollution Index), permet de comparer les niveaux de pollution globale de différents sites, et ce quel que soit la liste des éléments traces étudiés et/ou le bioindicateur utilisé. Le second, baptisé TESVI (Trace Element Spatial Variation Index), donne une vision globale de la variabilité des niveaux de contamination par un élément trace sur une échelle spatiale plus ou moins grande. "Le TEPI a été appliqué récemment à l'échelle du bassin méditerranéen, commente la directrice du Laboratoire (2). Intégrant 110 sites de prélèvements de posidonies, il a permis d'élaborer une cartographie munie d'un code de couleurs allant du bleu au rouge en passant par le vert, le jaune et l'orange selon le degré de pollution en éléments traces. Ce genre d'outils est très utile. Il améliore la présentation de graphiques parfois complexes à appréhender par le non spécialiste. Il permet également d'offrir une vue plus globale de l'état d'un site ou d'une zone, et de répondre directement aux demandes des gestionnaires de sites marins ou côtiers, qu'ils soient privés ou publics de type agences de l'eau ou de l'environnement. Les directives européennes sur l'eau exigent d'ailleurs la mise au point de tels instruments synthétiques, capables d'indiquer à ces acteurs les mesures à prendre en priorité". Les travaux du laboratoire de l'ULg présentent en outre l'intérêt de pouvoir dorénavant intégrer tant les métaux traces bien connus (cadmium, plomb, mercure...) que les éléments traces moins connus. Le vanadium en est un exemple type. Cet élément trace, excellent indicateur de la pollution par les hydrocarbures, s'avère très présent à proximité d'installations portuaires de type raffinerie.

L'application du TEPI et du TESVI a livré un résultat quelque peu étonnant. Alors que les données collectées sur la posidonie offrent le tableau d'une pollution bien marquée en éléments traces sur toute la rive sud de l'Europe, les données relatives à la moule, elles, montrent au contraire une pollution moins prononcée pour ces mêmes éléments. Au contraire, plus on se déplace vers le sud, c'est-à-dire vers les côtes africaines, plus on note une pollution marquée en éléments traces sur base des données relatives à la moule. "Notre hypothèse est que la moule, maintenue artificiellement en cage en pleine eau, nous montre une évolution positive - mais récente - de la colonne d'eau du côté européen, grâce à l'effet des installations de traitement et d'épuration des eaux usées installées sur le continent et des directives limitant les rejets de contaminants dans l’environnement côtier. En revanche, après avoir été pollués massivement pendant des décennies, les sédiments au large des côtes européennes ne montrent pas encore de signaux nets d'amélioration". Au large des pays africains, nettement moins équipés en logistique d’épuration, la moule montre une pollution importante de la colonne d'eau, alors que les sédiments marins semblent, eux, relativement épargnés par rapport à l'Europe. "Ce genre d'observations comparatives, si elles sont validées sur le plan scientifique, présente l'avantage d'attirer l'attention des décideurs sur les réglementations les plus efficaces. A l'heure où certains jugent trop lourdes les mesures à prendre en matière d'épuration, cela n'est pas tout à fait inutile... Au moins, on sait dans quelle direction il faut aller, même si les efforts mettent un certain temps à livrer leurs résultats les plus visibles".

Une vigilance renouvelée

Un bémol, toutefois. Si les problèmes liés au plomb dans l'environnement sont aujourd'hui en net recul en Europe et dans la plupart des pays développés (principalement grâce à son retrait de l'essence), on peut légitimement s'attendre à voir apparaître, à moyen terme, des formes de pollution directement liées aux métaux rares utilisés, notamment, dans la fabrication des appareils informatiques et de téléphonie mobile: un marché qui, comme chacun le sait, est en pleine explosion partout dans le monde. "En moins de vingt ans à peine, soit entre 1984 et 2012, l'exploitation minière du vanadium et la production du bismuth (NDLR: un sous-produit de l'extraction d'autres métaux) ont carrément doublé dans le monde. On risque donc, à relativement courte échéance, de voir ces éléments traces se retrouver en quantités non négligeables dans l'environnement marin, à la suite d'opérations de récupération et de recyclage mal maîtrisées. Je pense tout particulièrement aux combustions anarchiques de déchets jugés peu intéressants sur le plan économique ou aux  activités polluantes d'industries de recyclage travaillant en dehors de tout cadre normatif réellement appliqué. A terme, tous ces polluants risquent de se retrouver dans les mers et les océans". L'avertissement est donné: posidonies, moules, oursins et autres bioindicateurs n'ont pas fini de rendre d'éminents services aux chercheurs.

(1) Richir, J., & Gobert, S. (2014). The effect of size, weight, body compartment, sex and reproductive status on the bioaccumulation of 19 trace elements in rope-grown Mytilus galloprovincialis. Ecological Indicators, 36, 33-47.
Richir, J., & Gobert, S. (2014). A reassessment of the use of Posidonia Oceanica and Mytilus galloprovincialis to biomonitor the coastal pollution of trace elements: New tools and tips. Marine Pollution Bulletin, 89, 390-406.
Richir, J., Salivas-Decaux, M., Lafabrie, C., Lopez y Royo, C., Gobert, S., Pergent, G., & Pergent-Martini, C. (2015). Bioassessment of trace element contamination of Mediterranean coastal waters using the seagrass Posidonia Oceanica. Journal of Environmental Management, 150, 1-14.

(2) Les indices TEPI et TESVI sont, par ailleurs, en cours d'application pour la première fois en Manche et Mer du Nord sur des polychètes (petits vers benthiques), ce qui devrait aboutir à plus long terme à une utilisation pour l'ensemble de cette région.


© Université de Liège - http://www.reflexions.uliege.be/cms/c_383289/fr/mediterranee-des-sentinelles-qui-parlent-vrai?amp%3BprintView=true - 22 mai 2019