Océans de plastique

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Du fait d’une production mondiale en constante augmentation, le nombre de produits plastiques polluant les océans s’accroît. Sous l’action des vagues, de la lumière et des conditions météorologiques, ces déchets se fragmentent jusqu’à atteindre moins de 5mm de diamètre, on parle alors de microplastiques qui s’accumulent dans les écosystèmes marins. Le nombre de ces particules dans les océans est estimé à plusieurs milliards et leur présence pourrait avoir des conséquences néfastes pour les espèces animales comme pour l’Homme. En effet, ces microfragments sont si petits qu’ils se confondent avec le phytoplancton constitué d’algues microscopiques, celui-ci forme le premier maillon de la chaîne alimentaire en milieu marin et produit, grâce à la photosynthèse, une grande partie de l’oxygène de notre planète. Les microplastiques peuvent donc atteindre facilement les niveaux trophiques supérieurs et être ingérés par les organismes marins directement ou indirectement via des vecteurs comme le phytoplancton avec lequel ils interagissent en s’agrégeant (hétéro-agrégats). On les retrouve ainsi absorbés par un très large éventail de crustacés, bivalves, mammifères… jusqu’aux poissons qui garnissent nos assiettes.

Les 3 espèces de phytoplancton étudiées, vues au microscope Heterocapsa triquetra, Tisochrysis lutea et Chaetoceros neogracile

L’étude abordée ici, s’est focalisée sur des billes de polystyrène (l’un des 3 polymères de plastique les plus présents dans les océans avec le polyéthylène et le polypropylène) de 2 micromètres de diamètre. Afin de comprendre comment le phytoplancton interagit avec ces fragments, leur potentiel d’agrégation a été étudié via des cultures en laboratoire. Trois espèces de phytoplancton Heterocapsa triquetra (un dinoflagellé), Tisochrysis lutea (un prymnésiophycée), et Chaetoceros neogracile (une diatomée) ont ainsi été exposées aux grains de plastique (à une concentration de 3,96 microgrammes/litre). Leur croissance et leur teneur en pigments ont également été surveillées pour vérifier un éventuel impact physiologique.

Figure 1 : Cytogramme de la culture de C. neogracile (à gauche) et micrographie associée des particules de microplastiques, des cellules de C. neogracile et des hétéro-agrégats (à droite).

La fluorescence rouge est liée à la présence de pigments chlorophylliens dans les algues et la fluorescence verte à celle des microbilles de plastique (UA = unité arbitraire) La méthode de la cytométrie en flux a été utilisée pour observer la répartition du plastique dans les cultures. Cette technique, déjà très employée pour l’étude du phytoplancton, permet de différencier et de dénombrer les particules selon leurs caractéristiques. Ainsi il a été possible de distinguer les cellules de phytoplancton des microparticules de plastique et des hétéro-agrégats (plastiques collés au phytoplancton) (fig. 1). La microscopie 3D a également permis d’approfondir l’étude en discernant les morceaux de plastique présents à la surface de la cellule de ceux phagocytés (ingérés par la cellule). Chez Chaetoceros neogracile, la proportion de billes collées aux microalgues était importante, atteignant 19 % de la teneur totale en microplastique (fig. 2B).

Figure 2 : Répartition des microplastiques exprimée en pourcentage lors des expériences en culture. A: Flacon témoin avec du plastique et sans microalgue, B: Flacon avec du plastique et des cellules de Chaetoceros neogracile. Les lignes vertes représentent la concentration en microalgues (nombre de cellules par millilitre) ; les lignes jaunes et bleues représentent respectivement le pourcentage de microplastiques libres ou adsorbés sur la verrerie et les lignes rouges représentent le pourcentage d’hétéro-agrégats.

 

Bien que la cytomérie en flux n’ait pas permis de mettre en évidence une interaction (hétéro-agrégats) entre les particules et les cellules de Heterocapsa triquetra ou Tisochrysis lutea, l’utilisation de la microscopie 3D a, quant à elle, révélé la présence chez Heterocapsa triquetra de ces hétéro-agrégats et de fragments de plastique phagocytés ou présents dans des débris cellulaires (Fig. 3).
Par ailleurs, la quantité de microplastiques libres dans le milieu de culture a progressivement diminué dans le temps pour les 3 espèces en partie à cause de l’adhésion des particules aux parois en verre des flasques (Fig. 2A). En fin de culture, jusqu’à 97% des microbilles étaient collées aux parois pour Tisochrysis lutea. L’agrégation des grains de plastique entre eux et de bactéries entres elles a également été observée dans tous les milieux de culture. Par ailleurs la production d’exopolysaccharides (sucres collants secrétés à l’extérieur de la cellule) par les bactéries ou certaines espèces de phytoplancton en fonction de leur stade physiologique, pourrait expliquer cette formation d’agrégats. La présence de molécules aux propriétés adhérentes justifierait également la quantité croissante de particules collées à la verrerie au cours des cultures non exemptes de bactéries.

Figure 3 : Micrographies de cellules d’Heterocapsa triquetra en présence de microplastiques. A : phagocytose en cours ; B : présence de microbilles dans des produits de lyses cellulaires ; C : hétéro-agrégats. (en vert : microplastiques, en rouge : pigments chlorophylliens, en bleu : enveloppe d’H. triquetra)

D’un point de vue physiologique, aucun effet n’a été observé sur la croissance ou la fluorescence des 3 espèces de phytoplancton, peut-être du fait d’une concentration testée relativement faible. A contrario de nombreuses études ont déjà démontré des effets physiologiques et toxicologiques des déchets plastiques sur un large éventail d’organismes marins, mettant ainsi en avant le problème de l’évaluation des teneurs en polluants, testées lors des expériences en laboratoire ; en deçà d’un certain seuil, la quantité est trop faible pour en observer l’effet, au-delà elle dépasse, à l’inverse, largement ce que l’organisme peut supporter au point que des effets néfastes vont inévitablement être relevés. Cette observation n’est pour autant, pas forcément significative de ce qui se passe réellement en milieu naturel où il reste difficile de quantifier ces microparticules. Même si elle ne reflète pas la complexité de l’environnement marin, cette étude démontre qu’il existe potentiellement des interactions phytoplancton/microplastique qui semblent dépendre de l’espèce et du cycle physiologique des microalgues.
Ces interférences peuvent alors avoir un impact sur la distribution et la biodisponibilité des microplastiques et expliqueraient que jusqu’à présent, les quantités de plastiques échantillonnées à la surface des océans, restent moins importantes que celles estimées par les modèles prédictifs. On avance en effet l’hypothèse que ces plastiques seraient partiellement entraînés au fond des océans via leur interaction avec le phytoplancton plus lourd. Par ailleurs, des travaux ont déjà démontré que les bivalves consommaient d’avantage de ces déchets via la formation d’agrégats concentrant les particules synthétiques.

On estime alors que plus les fragments de plastique deviennent petits, plus ils remontent facilement la chaîne alimentaire, jusqu’à nos assiettes. Même s’il est encore trop tôt pour évaluer très  précisément l’impact des microplastiques sur la santé humaine, il est certainement grand temps d’en réduire notre consommation et nos rejets.

Médiation scientifique

Assurée par Fanny Lalegerie, doctorante de l’Ecole Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université de Bretagne Occidentale), en 1ère année de thèse au Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (LEMAR) à l’Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)

L’article

M. Long, I. Paul-Pont, H. Hégaret, B. Moriceau, C. Lambert, A. Huvet, P. Soudant (2017) Interactions between polystyrene microplastics and marine phytoplankton lead to species-specific hetero-aggregation. Environmental Pollution 228:454–463 . doi: 10.1016/j.envpol.2017.05.047
Les auteurs
Cet article est issu d’une collaboration entre des chercheurs du Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (https://www-iuem.univ-brest.fr/LEMAR) (LEMAR, UMR 6539, France) et de la School of Chemistry (https://smah.uow.edu.au/chem/index.html) (University of Wollongong, Australia)

La revue

« Environmental pollution » est une revue internationale publiée depuis 1980 par Elsevier et qui s’intéresse aux effets biologiques, sanitaires et écologiques liés à la pollution environnementale.

Contacts

Bibliothèque La Pérouse : Suivi éditorial, rédaction, corrections et mise en page : Fanny Barbier
Service Communication : communication.iuem@univ-brest.fr

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L’aquaculture, entre consommation mondiale et production locale

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Depuis quelques décennies et face à l’effondrement des stocks de pêche, les gouvernements et organisations internationales ont placé de nombreux espoirs dans le développement de l’aquaculture : progression de la compétitivité, augmentation durable des revenus, renforcement de la sécurité alimentaire.
En 2012, l’aquaculture a fourni 49% de la production mondiale totale du secteur « Pêches-Aquaculture », elle représente aujourd’hui plus de 30% de l’emploi de ce domaine. Cependant, au-delà d’une apparente réussite et d’une volonté politique générale de développement, elle peine à atteindre son plein potentiel et se voit remise en cause du fait d’impacts environnementaux toujours plus prégnants (pollution chimique, biologique et même visuelle) et de retombées socio-économiques discutables.
Entre les objectifs politiques, économiques et les attentes réelles des populations, le « fossé » se creuse ; l’aquaculture a largement focalisé son développement sur les défis techniques et biologiques (fig.1) mais bien moins sur les enjeux socio-économiques pour les populations concernées (cf. à titre d’ex. les efforts actuels qui tendent vers une intensification durable de la production aquacole), les retombées socio-économiques de ces activités en local restent souvent reléguées au regard des motivations commerciales, écologiques et technologiques.
Ainsi et dans de nombreux cas, le manque d’implication des populations et la faible prise en compte de leurs préoccupations dans les projets de développement du secteur aquacole aboutissent à des conflits sociaux parfois violents.

 

Figure 1. Aquaculture extensive ou intensive : 2 modèles de développement. A- Pêcheurs locaux récoltant des moules vertes en Thaïlande (photo : M. Vakily, WorldFish Center ; B- Collecteur automatisé de moules de ponton en Belgique (photo : W. Versluys).

Dans le monde, plusieurs zones de production aquacole ont connu des mouvements de protestation sociale : en Amérique latine et en Asie dans les années 1990, au Chili en 2012, et même en Norvège – pays phare de l’aquaculture intensive – où certains élus se sont fermement opposés au développement de cette activité, sur leur territoire. Ces conflits illustrent le décalage entre besoins socio-économiques, alimentaires et impacts ressentis par les populations vis-à-vis du développement de l’aquaculture. Le soulèvement de ces populations qui auraient dû en être les premiers bénéficiaires, souligne un important problème lors de l’élaboration des projets : leur manque d’intégration aux processus de planification. En effet, les parties prenantes concernées par l’aquaculture ne sont pas toujours correctement identifiées et, même lorsqu’elles le sont, leur intégration au processus de planification reste marginale. Juridiquement le rôle et les responsabilités des acteurs individuels et institutionnels sont rarement explicitement définis ; de plus les réglementations relatives à l’aquaculture ne sont pas regroupées et viennent s’insérer dans différents secteurs politiques : agriculture, pêche, gestion de l’eau…
Des mesures proactives encourageant la participation des populations à la prise de décisions pourraient contribuer à une meilleure acceptation du secteur aquacole et de sa gestion, avec des répercussions positives sur les collectivités. Cette nécessaire participation du public aux processus de décisions a été reconnue et formalisée au niveau international : communication de la commission européenne sur la Gouvernance en 2001 et déclaration de Phuket par la FAO en 2010…cependant ces déclarations demeurent vagues quant à la manière de mettre en œuvre cette intégration et de traiter concrètement des questions socio-économiques.

Un cadre analytique (fig. 2) est donc proposé pour guider au cas par cas les évaluations des dimensions sociales, économiques et écologiques de l’aquaculture. Il prône la mobilisation de données socio-économiques plus détaillées et spécifiques au contexte des opérations aquacoles, en termes d’emploi (revenus, mixité, etc.), de droits humains (sécurité alimentaire, protection juridique, culture et identité, etc.) et de marchés (pratiques commerciales, contexte micro et macro-économique, privatisation, etc.).
Afin de parvenir à un développement de l’aquaculture politiquement transparent et socialement légitime, ces facteurs devraient être pris en compte lors de la définition des objectifs politiques et de la mise en œuvre des mécanismes de gestion.

Une participation citoyenne à la décision est préconisée, via 4 étapes clés des projets :
1. En amont, par l’évaluation du contexte et des enjeux écologiques, socio-économiques et politiques du territoire concerné.
2. Lors du choix spécifique du système aquacole, en terme d’investissement, de mode de production et de productivité, de main d’œuvre, de commercialisation, etc.
3. Pendant la phase de production lors de l’évaluation intégrée des bénéfices (écologiques, socio-économiques et politiques).
4. Lors de la révision des projets ou de la mise en œuvre de mesures répondant aux problématiques identifiées durant les étapes précédentes.

Figure 2 – Analyse intégrée des systèmes aquacoles : approche en 4 étapes

Bien que les impacts sociaux de la réglementation restent difficiles à prévoir et évaluer, ce nouveau cadre d’analyse est conçu pour utiliser au mieux les données existantes, les avis d’experts et les outils scientifiques à la prise de décision. Il s’applique à de multiples échelles spatiales (des fermes aquacoles aux impacts globaux) et soutient la mise en œuvre, dans la pratique, d’une approche intégrée. A terme, ce cadre pourrait donc être généralisé à différents types de production aquacole dans divers écosystèmes et servir de catalyseur à la « révolution politique » en permettant une prise de décisions participatives au développement de l’aquaculture et en œuvrant à combler l’écart entre politiques et populations. Une prise en compte à niveau égal des questions écologiques, sociales et économiques dans l’élaboration des politiques aquacoles, s’avère nécessaire pour répondre correctement aux nouveaux enjeux de l’aquaculture ; elle devrait être encouragée et formalisée au travers d’institutions solides, dès les premiers pas des projets.

 

Médiation scientifique

Assurée par Clément Dupont, doctorant de l‘École Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université de Bretagne Occidentale), en 1ère année de thèse au sein du Laboratoire Littoral-Environnement-Télé-détection-Géomatique (LETG- UMR 6554).

L’article

A revolution without people? Closing the people-policy gap in aquaculture development. Krause G., Brugere C., Dietrich A., Ebeling M.W., Ferse Sebastian C.A., Mikkelsen E., Pérez Agúndez J.A., Stead S.M., Stybel N., Troell M. (2015), Aquaculture, 447, pp. 44-55. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2015.02.009

Les auteurs

Ce travail résulte d’une collaboration entre 10 chercheurs issus de 11 laboratoires européens et d’1 laboratoire australien. Au niveau français, notons la contribution de l’UMR AMURE (Ifremer, UBO, CNRS), spécialisée en droit – économie de la mer et représentée par J.A. Pérez Agúndez dans cet article.

La revue

Aquaculture éditée par Elsevier, est une revue internationale, interdisciplinaire qui permet d’échanger sur les enjeux techniques, économiques, écologiques, sociaux et politiques de l’aquaculture.

Contacts

Auteurs : consulter l’annuaire de l’IUEM
Bibliothèque La Pérouse (BLP) : Suivi éditorial, rédaction, corrections et mise en page : Fanny Barbier
Service Communication : communication.iuem@univ-brest.fr

 

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Camps terrain pour les M1 !

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Les étudiants de Master 1 de la mention STPE de Géosciences du SML pendant la traversée des Alpes ou nous abordons par des exemples de terrain, tous les témoins
de l’histoire géologique qui mettent en évidence la naissance, l’évolution, la disparition et l’incorporation de lambeaux d’un océan dans une chaine de montagne.
C’est un camp de terrain itinérant encadré par 3 Enseignants chercheurs, un tectonicien, une géochimiste pétrographe, un géologue géophysicien tous passionnés de géologie.
Nous, nous déplaçons, travaillons, campons, déjeunons et dinons tous ensemble pendant une semaine au début de leur cursus.

Colloque international sur le Maërl

Le colloque international sur le maerl (aussi désigné «rhodolithes»), «International Rhodolith Workshop», a lieu tous les 3 ans et a pour objectif le partage des connaissances sur les dernières recherches menées sur le maerl. La sixième édition du colloque aura lieu du 25 au 29 juin 2018 à la Station Biologique de Roscoff. Le maerl est un terme breton qui fait référence aux algues rouges calcaires corallinacées qui
se développent librement sur le fond et s’accumulent localement pour former de larges bancs de maerl.

Pour en savoir plus

15ème rentrée du master des sciences de la mer et du littoral (SML) À L’IUEM

Lundi 3 septembre, les étudiants admis au Master des Sciences de la Mer et du Littoral seront accueillis à
l’IUEM par le nouveau directeur de l’Institut, Frédéric Jean, qui évoquera les missions de l’IUEM, son cadre,
son histoire et son évolution. Le responsable du Master, David graindorge, fera une présentation générale
de la formation. Durant toute cette journée, les étudiants échangeront avec différents intervenants qui
leur apporteront de nombreuses informations sur le déroulement et l’organisation de ces deux années universitaires.

Pour en savoir plus

Les années 2018 à 2022 devraient être anormalement chaudes

Avec la vague de chaleur mondiale de cet été, 2018 sera une année particulièrement chaude. Les années suivantes le seront aussi, si l’on en croit une étude dirigée par Florian Sévellec, chercheur CNRS au LOPS et à l’Université de Southampton, publiée le 14 août 2018 dans Nature Communications. Grâce à une nouvelle méthode, il montre qu’à l’échelle du globe la période 2018-2022 risque d’être encore plus chaude que ce que laissait présager le réchauffement climatique en cours.

Pour en savoir plus

Le changement climatique affectera les courants marins profonds en Atlantique nord

Le dernier rapport du GIEC montre l’urgence de réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Un article publié dans Nature Climate Change aujourd’hui confirme cette nécessité, avec des prévisions sur les courants marins profonds en Atlantique Nord à l’horizon 2100. Une
publication du LOPS.

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Une école de terrain au Maroc pour l’acquisition et la gestion de données dans le domaine marin et côtier

Cette école s’est déroulée du 1er au 5 octobre 2018 dans la lagune de Oualidia au Maroc.
Cette activité s’inscrit dans le cadre du projet ScolaMAR (Innovative training for Smart coastal
management and sustainable Blue Growth) à l’occasion des actions de coopération du programme
Erasmus+ qui visent le renforcement des capacités des établissements d’enseignement supérieur de pays tiers (hors Union européenne).

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BioTechAlg, naissance à l’UBO d’un laboratoire commun inédit dédié aux biotechnologies bleues

Le nouveau laboratoire public/privé BioTechAlg, voit le jour à l’UBO. Il a été inauguré le 26 octobre 2018 à l’IUEM. Ce nouveau laboratoire commun, labellisé par l’agence nationale de la recherche, est une première à l’UBO. Issu de la rencontre entre le laboratoire des sciences de l’environnement marin (LEMAR) et la société productrice de microalgues Greensea, avec le soutien de la SATT Ouest Valorisation, il a pour objectif d’identifier de nouvelles molécules issues des microalgues. Ces composés encore inconnus sont d’un intérêt stratégique majeur pour l’industrie cosmétique et agro-alimentaire : à terme, ils pourront par exemple remplacer des conservateurs chimiques posant de nombreux problèmes de santé publique.

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Un nouveau dispositif expérimental à l’IUEM

DEXMES est un dispositif expérimental de quantification des matières en suspension. DEXMES est installé à l’IUEM depuis peu et est co-géré par Ifremer, le laboratoire Géosciences Rennes
de l’Observatoire des sciences de l’univers de Rennes (OSUR), le laboratoire Géosciences Océan (LGO) de l’IUEM et le Shom. Ce dispositif est ouvert à la communauté scientifique. Une manipulation du LGO est d’ailleurs prévue du 23 au 25 octobre.

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