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Pourquoi la faune arctique est-elle aussi fortement contaminée par le mercure ?

par assistant com’ - 10 juin 2015 ( maj : 3 août 2015 )

Une équipe internationale de chercheurs, parmi lesquels des chercheurs du laboratoire Géosciences environnement Toulouse (GET/OMP, CNRS / UPS / IRD / CNES) et du l’Institut des sciences de la Terre (ISTerre/OSUG, CNRS / UJF / USMB / IRD / IFFSTAR), a réalisé les premières mesures de mercure dans l’océan Arctique central, au-delà de 79°N. Leurs résultats montrent que du méthyle-mercure, un composé toxique du mercure, est produit dans la colonne d’eau, à beaucoup moins grande profondeur que dans les autres océans et plutôt dans la zone de glace marginale, c’est-à-dire à l’endroit même de la production planctonique primaire, ce qui pourrait expliquer les taux très élevés de mercure observés chez les animaux du sommet de la chaîne trophique arctique. Les chercheurs suggèrent également que le réchauffement de l’Arctique pourrait mener à une plus grande production de méthyle-mercure marin.

Le Polarstern, brise-glace allemand de Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.
© Michael Trapp

Pourquoi les animaux arctiques, qui sont une importante source de nourriture pour les populations Inuits de l’Arctique, contiennent-ils des niveaux aussi élevés de mercure ?
Les chercheurs ont d’aborde pensé que ce mercure ne pouvait provenir que de l’atmosphère arctique, où il est transporté par les vents depuis les pays industrialisés. De focaliser ainsi leur attention sur l’atmosphère leur a permis de découvrir en 1998 que des événements de dépôts massifs de mercure atmosphérique divalent se produisaient chaque printemps en Arctique. Cette découverte les ayant conforté dans leur première analyse, les recherches ont continué durant les quinze années suivantes à porter majoritairement sur la compréhension des processus atmosphériques.
Or, il s’avère que l’endroit exact où les apports de mercure inorganique (non méthylé) aux écosystèmes arctiques génèrent la forme toxique du mercure, le méthyle-mercure qui s’accumule le long de la chaîne trophique, est resté méconnu.

Souhaitant cibler directement l’habitat de la faune arctique, des chercheurs du GET et d’ISTerre ont réalisé pour la première fois des observations du mercure total et du méthyle-mercure dans l’océan Arctique central, au nord de 79°N. Pour ce faire, ils ont prélevé des échantillons en quatre lieux [1] différents et le long de toute la colonne d’eau (> 5200 mètres de profondeur), ce qui leur a permis d’établir des profils de ces substances avec une résolution verticale jamais atteinte à ce jour quel que soit l’océan. Pour analyser ces échantillons, les chercheurs du GET ont également développé une nouvelle méthode de détection du méthyle-mercure, méthode dite à double dilution isotopique, ayant une précision exceptionnelle et une très faible limite de détection (1 femtomole par litre).

Profils du mercure total (tHg) et du méthyle-mercure (MeHg) en picomoles par litre (pM)
Sont représentées les stations de la mer de Laptev (triangles bruns), du bassin d’Amundsen (points rouges), du bassin de Makarov (carrés verts) et du pôle Nord (diamants violets). La ligne blanche indique l’étendue de la glace de mer durant l’échantillonnage et les lignes bleues la circulation océanique générale (d’après Rudels 2012).

Les chercheurs ont ainsi pu prouver l’existence d’un lieu de production du méthyle-mercure à l’intérieur de l’océan Arctique qui semble être beaucoup moins profond (150 - 200 m de profondeur) que dans l’océan global (400 - 1000 m de profondeur) et se situer surtout dans la zone de transition entre l’océan et la glace de mer, dite zone de glace marginale, c’est-à-dire au cœur même de l’habitat du plancton, premier maillon trophique de la chaîne alimentaire arctique. Ces travaux mettent ainsi en évidence une propriété unique de l’écosystème arctique qui est probablement à l’origine des niveaux élevés de méthyle-mercure observés dans la faune arctique.
L’étude révèle également que la profondeur de la production du méthyle-mercure dépend des forçages physiques, lesquels déterminent la stratification et donc la profondeur de la reminéralisation du carbone organique. En conséquence, l’évolution des concentrations de méthyle-mercure, où qu’il se trouve depuis l’eau jusqu’aux prédateurs terminaux, n’est pas seulement déterminée par les émissions anthropiques de mercure, mais aussi par le changement climatique. Les chercheurs suggèrent que le réchauffement de l’Arctique, par l’amincissement de la glace de mer, l’extension de la zone de glace de mer saisonnière, l’intensification de la stratification de la surface des océans et l’évolution de l’écodynamique du plancton, pourrait mener à l’avenir à une plus grande production de méthyle-mercure marin.

Ces résultats indiquent que la recherche sur le mercure en Arctique doit regarder au-delà de l’atmosphère, vers la biogéochimie marine, la biologie et l’écologie. Ils guideront les futures recherches sur le mercure dans l’océan Arctique, notamment lors des deux missions océanographiques GEOTRACES prévues en 2015-16, avec l’AWI (Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung) et le CNRS, dont l’un des objectifs est d’étudier la dynamique verticale de la méthylation du mercure afin de mieux comprendre quels sont les facteurs qui déterminent la production de ce composé et d’anticiper ainsi les futures évolutions.

Ces travaux ont bénéficié du financement ERC-2010-StG_20091028 attribué à Jeroen E. Sonke.

Cette actualité est également relayée par :
- l’Institut National des Sciences de l’Univers du CNRS - INSU (source)

Contact scientifique local :
Daniel Cossa, ISTerre-OSUG : dcossa |at| ifremer.fr / daniel.cossa |at| ujf-grenoble.fr

Les médias en parlent
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Source(s) :
Shallow methylmercury production in the marginal sea ice zone of the central Arctic Ocean. Heimbürger, L.E., Sonke, J.E., Cossa, D., Point, D., Lagane, C., Laffont, L., Galfond, B.T., Nicolaus, M., Rabe, B., Rutgers van der Loeff, M. Scientific Reports 5:10318. doi:10.1038/srep10318.


[1Les quatre stations de mesure sont, du sud au nord : la station de la mer de Laptev située en eau libre depuis plusieurs semaines (56 jours) (PS78 / 280 : 79 ° N), la station du bassin d’Amundsen située en eau libre mais au bord de la glace de mer (PS78 / 273 : 81 ° N), la station du bassin Makarov couverte de glace de mer à plus de 75 % (PS78 / 245 : 85 ° N) et la station du pôle Nord couverte presque toute l’année de glace de mer (PS78 / 218 : 90 ° N).

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