Après la guerre

Marché de Noël sur la Place de la Liberté (Brest). Source : Office de tourisme Brest métropole

Rappelle-toi Barbara

Il pleuvait sans cesse sur Brest ce jour-là

Et tu marchais souriante

Barbara (Jacques Prévert, 1946)

Traduit par Marc Long

J’ai découvert Brest lors d’un congrès en 2000. La ville m’a laissé une impression étrange, comme si j’étais dans une maquette grandeur nature. Tout était très bien rangé et à sa place.

J’ai vite appris que Brest avait été rasée (littéralement) pendant les bombardements de la Seconde Guerre mondiale. Le sentiment que j’avais de ses rues émanait donc de quelque chose de bien réel.

Au fil des ans, j’ai découvert que la Bretagne est une région qui regorge de villages charmants: maisons, châteaux et bâtiments uniques vous ramenant des siècles en arrière.

Rennes, Saint Malo et Lorient sont des exemples d’autres villes bretonnes détruites pendant la guerre. Mais le cas de Brest est particulier: c’était un important port militaire occupé par les nazis en 1940, où a été construite une base de sous-marins. Ils y ont fait une place forte pendant 4 ans et ne l’ont pas quittée de leur propre initiative…

Brest a subi des bombardements continus (plus de 300 !) par les Alliés jusqu’à sa libération en 1944. Le siège de Brest a été dévastateur et lorsque les troupes américaines ont hissé leur drapeau, elles l’ont fait au milieu d’un champs de ruines, dans un paysage post-apocalyptique. Seule une bonne partie du château médiéval et le musée de la marine à l’intérieur ont résisté.

Déminage d’une mine dans la rade de Brest (15 septiembre 2020). Auteur : Marine Nationale. Source: Le Télégramme

La reconstruction a été loin d’être facile.

Aujourd’hui, Brest est une ville d’apparence moderne, sans centre historique. Des obus, des mines et des bombes d’avion, y sont encore régulièrement retrouvés, (dans le sous-sol et dans la rade).

Elle compte quelques 140 000 habitants et (au cas où cela vous intéresserait) est jumelée avec Coruña.

Depuis la fin du 20ème siècle, une augmentation progressive du dinoflagellé Alexandrium minutum, producteur de toxines paralysantes (saxitoxines), a été observée dans la baie de Brest. Sa première prolifération en Bretagne a été détectée en 1987, mais plus au sud, dans la baie de Vilaine…

Dans la rade de Brest, sa présence était occasionelle jusqu’en 2008. Mais en 2009, une première efflorescence importante a eu lieu, suivie en 2012 d’une autre prolifération très importante. L’efflorescence de 2012 a provoqué les premières contaminations de coquillages avec des niveaux dépassant 10 fois les niveaux autorisés de saxitoxines, entrainant ainsi des interdictions de commercialisation. Les proliférations se sont étendues à d’autres estuaires de la côte atlantique française, où le dinoflagellé continue à provoquer des fermetures fréquentes dans le secteur de l’aquaculture.

Dans une telle situation, on peut se demander si A. minutum est l’exception dans un écosystème stable ou si sa récente prolifération reflète des changements plus larges dans les communautés.

Marée rouge de Alexandrium minutum dans l’estuaire de la Penzé (Bretagne). Source: Ifremer.

Alors… le phytoplancton de la rade de Brest a-t-il changé ? Eh bien, la réponse est OUI.

Et maintenant posons-nous les questions suivantes: quand, comment et pourquoi?

Les séries historiques sur le phytoplancton ne datent que de quelques décennies et n’offrent pas de larges perspectives (à l’exception, par exemple, de l’enquête CPR britannique CPR survey, qui a débuté en 1931).

Mais il existe des alternatives. La détection des formes de résistance (kystes) dans les sédiments des fonds marins et les analyses de l’ADN environnemental permettent de savoir si un dinoflagellé toxique comme A. minutum est nouveau dans le voisinage ou s’il est un résident régulier.

Une première étude en 1993 (Erard-Le Denn et al.) n’a pas détecté de kystes d’A. minutum dans les sédiments de la rade de Brest avant 1990. Mais Siano et al. en 2021 sont allés un peu plus loin, en échantillonnant 3 zones dans la rade de Brest. Ils ont analysé l’ADN environnemental dans des carottes de sédiments du fond de la rade (de la surface jusqu’à une profondeur maximale de 12 m) pour reconstituer les paléocommunautés de protistes (autrement dit les communautés que l’on retrouvait en rade à l’époque).

Ils ont ainsi réussi à en reconstituer la composition, microalgues comprises, et remonter jusqu’au Moyen Âge (1121±149). C’est de cette manière qu’il est possible de connaître le point de départ de l’époque préindustrielle et d’aborder des questions aussi intéressantes que celles que vous verrez ci-dessous…

Au cours des siècles qui ont vu les règnes de François Ier (1515-1547), du Roi-Soleil, Louis XIV (1643-1715) ou du dernier Bonaparte (Napoléon III, 1852-1870), le phytoplancton brestois est resté impassible tant pour l’avenir de la France que pour celui de l’humanité en général.

Biecheleria tirezensis. Source: Raho et col. (2018)

A cette époque, la rade de Brest était dominée par des dinoflagellés de l’ordre des Suessiales (Pelagodinium et Biecheleria/Protodinium). Les Suessiales ne produisent pas de toxines mais ils se caractérisent par un grand nombre de plaques thécales par rapport aux autres dinoflagellés. Pourquoi ? Eh bien, allez savoir

Puis, parmi les straménopiles – qui comprennent les protistes hétérotrophes et les diatomées – les premiers ont régné en maîtres.

Les changements dans le phytoplancton de la baie de Brest sont seulement intervenus au milieu du 20ème siècle.

Les communautés de dinoflagellés ont changé radicalement au cours des années 1940. Les Suessiales « historiques » ont été remplacées par un nouvel ordre, les Gonyaulacales, d’abord par le genre Gonyaulax et à partir des années 1980 par Alexandrium et Heterocapsa (ordre des Peridiniales).

Quant aux straménopiles, dans les années 40 et 50, le règne des organismes hétérotrophes a fait place aux diatomées parmi lesquelles Chaetoceros s’est distingué jusque dans les années 1980. Puis, depuis les années 1990, il a été détrôné par le genre Thalassiosira entre autres.

Que s’est-il passé au cours de ces deux périodes du 20e siècle (années 1940 et 1980) pour que le phytoplancton subisse des changements irréversibles?

Et bien, une activité industrielle frénétique liée à l’occupation nazie entre 1940 et 1944 et la chute de 30 000 tonnes de bombes sur la ville qui a sûrement contaminé la baie (directement et par les eaux continentales).

C’est ainsi que le poème « Barbara » décrit cet enfer: « Sous cette pluie de fer / De feu d’acier de sang » (J. Prévert).

Résumé graphique des résultats des paleocommunautés en rade de Brest. Auteur: Siano et col. (2021). Source: x-mol.com

Siano et al. avouent la difficulté de connaître avec précision la composition métallique des projectiles mais les anomalies de plomb et de chrome dans les sédiments de Brest coïncident avec celles de Pearl Harbor (USA) après le violent bombardement de l’aviation japonaise.

Et les changements intervenus dans les années 80 et 90 ? Dans ce cas, ils seraient liés au déséquilibre du rapport azote/phosphore (N/P) en rade de Brest.

Les nitrates provenant des engrais et du regain d’activité agricole à partir des années 1950-60 sont la cause de ce déséquilibre. Le développement agricole continu dans la seconde moitié du 20ème siècle a conduit à un doublement des taux de nitrates dans les rivières de l’Aulne et de l’Elorn entre les années 1970 et 1990.

Les changements anthropiques diminuent également le rapport entre le silicate (Si) et N et P, ce qui a d’autres conséquences sur la composition du phytoplancton : la productivité des diatomées peut perdre du poids au profit d’autres groupes, notamment les dinoflagellés toxiques.

Néanmoins, la rade de Brest a bien résisté aux proliférations de dinoflagellés toxiques jusqu’à la dernière décennie. Et une curieuse hypothèse pourrait expliquer celà : une “bombe à retardement” de silicate liée à un organisme invasif.

Après la Seconde Guerre mondiale, la culture de l’huître du Pacifique (Crassostrea gigas) a été introduite et, avec elle, une autre espèce invasive sans valeur économique : le gastéropode Crepidula fornicata.

Les populations de Crepidules se sont tellement développées qu’elles ont fini par couvrir de vastes zones au fond de la rade de Brest…

Communautés de Crepidula fornicata et coquilles Saint-Jacques dans la rade de Brest. Source: Stiger-Pouvreau & Thouzeau (2015).

Il y avait des plans pour les éradiquer mais il y a 10 ans les populations ont commencé à régresser (on ne sait pour quelle raison). Ils constituaient une menace sérieuse pour l’aquaculture car ils entraient en compétition avec des bivalves d’intérêt commercial comme les coquilles Saint-Jacques (Pecten maximus).

Mais les Crepidules ont un autre effet. Ils filtrent l’eau et produisent des bio-dépôts enrichis en silicate, élément essentiel pour les diatomées.

Ainsi, après la prolifération des diatomées au printemps, les bio-dépôts de Crepidula retenant les silicates se dissolvaient ensuite dans l’eau, et facilitaient la croissance des diatomées pendant l’été.

Au début du 21e siècle, des résultats expérimentaux et des modèles ont appuyé cette hypothèse  » Si/Crepidule « , indiquant que leur éradication avait potentiellement augmenté la probabilité de proliférations de dinoflagellés toxiques en raison de la limitation en silicate pendant l’été.

Au cours de la dernière décennie, alors que Crepidula a reculé, les efflorescences toxiques telles que celles d’A. minutum sont devenues récurrentes. C’est donc le bon moment pour réévaluer cette hypothèse établissant un lien entre les différentes communautés et les équilibres biogéochimiques actuels.

L’étude des paléocommunautés de la baie de Brest (Siano et al.) montre que l’influence humaine en baie de Brest a transformé les conditions environnementales préindustrielles modifiant inéluctablement les assemblages de phytoplancton. Ces conditions ont également changé avec l’introduction d’espèces « ingénieurs de l’écosystème » telles que Crepidula ou d’autres espèces invasives.

Donc rien n’a plus été pareil après la guerre. Tant pour les personnes que pour le phytoplancton…

En 1962 sort l’album « Ives Montand chante Jacques Prévert« , qui comprend un poème émouvant, « Barbara« , écrit par Prévert en 1946.

Cet article commence et se termine avec lui, pour que nous n’oublions pas que la guerre est une connerie qui emporte tout, sauf la douleur et les souvenirs de ceux qui y ont survécu

https://www.youtube.com/watch?v=Z3-LnCxTsNs

Remerciements: à Marc Long, tant pour une nouvelle traduction que pour m’envoyer l’article de Raffaele Siano et col.

Références:

  • Chapelle A. y col. The bay of Brest (France), a new risky site for toxic Alexandrium minutum blooms and PSP shellfish contamination. Harmful algae news 51:4-5 (2015).
  • Erard-Le Denn E. y col. In: Smayda T.J. & Shimizu Y. (Eds.). Toxic Phytoplankton in the Sea. Elsevier Science Publisher, pp. 109-114 (1993).
  • Raho N. y col. Biecheleria tirezensis sp. nov. (Dinophyceae, Suessiales), a new halotolerant dinoflagellate species isolated from the athalassohaline Tirez natural pond in Spain. Eur. J. Phycol. 53:99-113 (2018).
  • Ragueneau O. y col. The Impossible Sustainability of the Bay of Brest? Fifty Years of Ecosystem Changes, Interdisciplinary Knowledge Construction and Key Questions at the Science-Policy-Community Interface. Front. Mar. Sci. 5:124 (2018).
  • Siano R. y col. Sediment archives reveal irreversible shifts in plankton communities after World War II and agricultural pollution. Curr. Biol. 31:1–8 (2021).
  • Stiger-Pouvreau, P. & Thouzeau, G. Marine Species Introduced on the French Channel-Atlantic Coasts: A Review of Main Biological Invasions and Impacts. Open Journal of Ecology 5:227-257 (2015).

La république des tortues

Image de couverture : blason du territoire britannique de l’océan Indien. Auteur : Demidow. Source : Wikipedia

Traduit par Marc Long

Toute surface en contact avec l’eau de mer peut être colonisée. Lorsque la colonisation a lieu sur une surface inerte, on parle d’encrassement (« fouling » en anglais) mais si le « support » est un être vivant, on parle d’épibiose. Les tortues sont particulièrement concernées par ce sujet, car elles ne portent pas seulement leur maison sur leur dos, mais tout un écosystème

La peau et la carapace des tortues sont parfaites pour le développement de différents épibiontes, à la fois sessiles (bien ancrés à la carapace!), sédentaires (qui se déplacent un peu mais pas trop loin non plus), ou mobiles. Et combien peut-il y en avoir ? Il suffit de regarder les tortues caouannes (Caretta caretta) pour trouver plus de 200 espèces d’épibiontes.

La République Tortue. Parmi ses paisibles citoyens, on trouve les Cirripèdes (un groupe de crustacés comprenant les balanes ou encore les pouce-pieds), considérés comme des pionniers puisqu’ils facilitent l’arrivée d’autres colonisateurs. Ils adhèrent à la fois à la coquille et aux tissus mous et peuvent former d’énormes colonies sur certains spécimens.

Outre les balanes, on trouve toutes sortes de crustacés, de mollusques, de cnidaires, d’échinodermes, de macroalgues (vertes, brunes, rouges), d’éponges et même de poissons qui profitent de la République des tortues pour vivre de manière mutualiste, commensale ou – plus rarement – parasitaire.

Un exemple classique est celui des crabes du genre Planes qui vivent généralement en couple et se cachent dans la zone de la queue (oui oui, ils se réfugient dans le cul des tortues), d’où ils sortent pour se nourrir d’autres épibiontes. Les tortues offrent une protection à leurs colonisateurs et réduisent la concurrence avec les autres espèces. Pour les tortues, les épibiontes peuvent être un fardeau inconfortable, mais peuvent également constituer un camouflage (visuel, chimique et électrique) et une défense contre les prédateurs.

Et le phytoplancton dans toute cette histoire?

Les phases initiales de la colonisation des tortues (avant l’arrivée des macro-organismes) comprennent généralement l’absorption de macromolécules en surface, suivie de l’installation de bactéries puis viennent les eucaryotes unicellulaires (protozoaires, champignons et les diatomées).

Chelonicola costaricensis. Source: Majewska et col. (2015)

L’existence de microalgues épibiontes et de communautés spécifiques chez les baleines et les dauphins est connue depuis longtemps. Nous en avons parlé dans « En la piel de las ballenas » (article en espagnol).

Mais concernant les tortues, il n’y a pas eu d’articles publiés avant 2015! Incroyable non ? Bon, peut-être pas tant que ça, mais moi en tous les cas ça m’étonne…

Les études que j’ai parcourues décrivent des diatomées épizoïques couvrant toute la surface disponible des tortues avec des densités moyennes de 17 000 cellules/mm2.

Leur diversité est généralement faible et elles font partie d’un biofilm avec de la matière organique d’origine bactérienne – et des diatomées elles-mêmes – qui contribue à la stabilité physique et à la survie des communautés microbiennes.

Ça ne doit pas être simple de vivre sur une tortue. Les conditions instables et le défi adaptatif qu’elles imposent peuvent expliquer la faible diversité des espèces dans les travaux réalisés à ce jour.

Depuis 2015, des diatomées de nouveaux genres et espèces ont été décrites avec des noms aussi curieux que Chelonicola costaricensis (Chelonicola parce qu’elle vit sur les tortues qui appartiennent à l’ordre des “Chéloniens”, et costaricensis parce qu’elle a été isolée de carapaces de tortues olivätres (Lepidochelys olivacea) venant pondre sur la plage d’Ostional, au Costa Rica).

De nouveaux genres ont également été identifiés, comme Poulinea et Medlinella, ou de nouvelles espèces d’autres genres comme Tursiocola (T. denysii, T. guyanensis et T. ying-yangii) ou Tripterion (T. societatis), typiques des cétacés (diatomées « cétacés »)…

…d’autres genres plus communs dans les biofilms marins comme Achnantes, Nitzschia et Proschkinia (P. sulcata, P. lacrimula, etc.), ont également été retrouvés. Mais également Labellicula (L. lecohuiana) dont la seule espèce connue (L. subantarctica) a été trouvée sur une falaise.

Parmi toutes ces espèces, Tursiocola ying-yangii a attiré mon attention, elle a été nommée ainsi car la forme de ses aréoles (petits trous dans la couverture de silice) rappelle le symbole du ying-yang.

Le degré de spécificité et la distribution biogéographique de ces diatomées sont à peine connus en raison de l’attention récente et des rares études à leur sujet.

La Tortue Rouge (M. Dudok de Wit, 2016). Une histoire muette et inoubliable. Source: cinemascomics

Leur mode de vie épizootique pourrait être obligatoire dans certains cas, car leur présence sur d’autres surfaces semble accidentelle ou liée à l’activité de leurs hôtes.

Davantage d’études sont toutefois nécessaires pour connaître leur degré d’association : certaines semblent bien adaptées et pionnières, tandis que d’autres diatomées peuvent adhérer plus tardivement et sont révélatrices de l’habitat où les tortues se nourrissent où se reproduisent.

L’étude des espèces et des communautés de diatomées épizoïques présente donc un grand intérêt écologique. Il ne s’agit pas seulement d’élaborer des listes taxonomiques et de découvrir de nouvelles espèces.

Les tortues juvéniles vivent généralement dans les zones pélagiques (près de la surface) et océaniques ; elles ont ensuite tendance à choisir les environnements côtiers et benthiques. Selon l’âge, la zone géographique et l’habitat, leurs épibiontes évoluent donc naturellement pour refléter ces changements de vie.

C’est pourquoi les études sur la faune associée et l’épibiose chez les tortues peuvent contribuer à la connaissance de leur distribution géographique, de leur habitat et de leurs migrations, en fournissant des données complémentaires au marquage, à la télémétrie par satellite, à l’analyse isotopique, à la génétique des populations…

Mais attention la succession naturelle des épibiontes peut également être rompue lorsque les tortues lissent leur carapace en se frottant contre des surfaces immergées!

Références:

  • Báez J.C. et col. Preliminary check-list of the epizoic macroalgae growing on loggerhead turtles in the Western Mediterranean Sea. Marine Turtle Newsletter 98:1-6. (2002).
  • Frankovich T.A. et col. Tursiocola denysii sp. nov. (Bacillariophyta) from the neck skin of Loggerhead sea turtles (Caretta caretta). Phytotaxa 234:227–236 (2015).
  • Frick M.G et Pfaller J.B. Sea Turtle Epibiosis. The Biology of Sea Turtles Volume III. Chapter: 15. CRC Press Editors: J. Wyneken, K.J. Lohmann, J.A. Musick. pp. 399-426 (2013).
  • Majewska R. et col. Diatoms and Other Epibionts Associated with Olive Ridley (Lepidochelys olivacea) Sea Turtles from the Pacific Coast of Costa Rica. PLoS ONE 10(6):e0130351 (2015).
  • Majewska R. et col. Labellicula lecohuiana, a new epizoic diatom species living on green turtles in Costa Rica. Nova Hedwigia, Beiheft 146:23–31 (2017).
  • Majewska R. et col. Six new epibiotic Proschkinia (Bacillariophyta) species and new insights into the genus phylogeny. Eur. J. Phycol. 54:609–631 (2019).
  • Riaux-Gobin C. et col. New epizoic diatom (Bacillariophyta) species from sea turtles in the Eastern Caribbean and South Pacific. Diatom Res. 32:109-125 (2017).
  • Riaux-Gobin C. et col. Two new Tursiocola species (Bacillariophyta) epizoic on green turtles (Chelonia mydas) in French Guiana and Eastern Caribbean. Fottea, Olomouc 17:150–163 (2017).

Le régime de Mickey Mouse

Image: Picocystis salinarum. Autor: D. Patterson. Source: Microbial Life

Traduit par Marc Long

Les biscuits sont des friandises que l’on s’amuse à façonner de plusieurs façons : bonhomme de pain d’épice, cœur, biscuits de Noël, etc. Ou encore en forme de Mickey Mouse, nous rappelant ainsi l’histoire suivante…

Aujourd’hui, le personnage principal de cet article est une microalgue faisant seulement 2-3 microns (même si vous l’observez au microscope avec un grossissement de x100 000, vous ne verrez que des points), faisant ainsi partie du picoplancton.

Elle a été isolée en 1991 dans les marais salés de San Francisco, en Californie (85‰ de salinité, soit près de trois fois plus que l’eau mer) et a été baptisée…Picocystis salinarum (Lewin et col. 2000).

Picocystis salinarum. A) cellule sphérique, B) forme trilobée. Source : Lewin et al. (2001). Les abréviations correspondent au noyau (n), au chloroplaste (c), à la mitochondrie (m), à la paroi cellulaire (cw), au granule d’amidon (s) et au dictyosome (appareil de Golgi ; d).

En pleine croissance, ce sont de petites sphères, mais avec une carence en nutriments, elles acquièrent une forme trilobée.

Peu de temps après, la découverte d’un organisme similaire dans le lac Mono (Californie) a été publiée. Il a été appelé Picocystis sp. parce qu’elle ne semblait pas tout à fait la même microalgue. Et les auteurs ont également fait preuve d’un peu d’humour :

Le lac Mono. Source: Artigoo.

« A chloroplast was located in each of the two smaller lobes and the nucleus in the larger third lobe, reminiscent of Mickey Mouse. »

Roesler et col. (2002)

Le lac Mono est un endroit étonnant.

Il fait penser à une œuvre de Dalí et ses conditions environnementales ne sont pas moins remarquables…

Quand je l’ai vu, cela m’a rappelé la mer de Salton, dont nous avons discuté dans l’article intitulé Un futuro para Salton Sea (Article en espagnol).

La mer de Salton est née d’une erreur humaine (suite à la rupture d’un barrage) et est en train de mourir. Alors que le lac Mono, lui, est naturel, quelques étudiants ayant empêché sa disparition alors que son sort semblait inévitable.

Voici ce qui s’est passé. Le lac Mono, en Californie, était un plan d’eau alcalin et salin (légèrement au-dessus de 40‰ de l’océan), vieux de plus de 50 000 ans et situé dans les montagnes de la Sierra Nevada (à près de 2 000 mètres d’altitude).

Artemia monica. Auteur: djpmapleferryman. Source: Wikipedia

En 1941, les affluents qui alimentaient le lac ont été détournés pour répondre à la demande croissante en eau de Los Angeles. Et vous pouvez imaginer la suite

Dans les 40 années qui ont suivi, il a perdu la moitié de son volume mettant en évidence les tufas (des formations calcaires en forme de cheminée) de son lit. La salinité a été multipliée par deux, le pH est monté à 9,8 et pas un seul poisson ou vertébré n’a survécu

Face à de tels changements, seules des mouches alcalines (Ephydra hians), une espèce de crustacé unique au monde (Artemia monica), et les microalgues constituant leur principal régime alimentaire ont survécu: les Picocystis.

Ces microalgues représentent à elles seules 50% de la production primaire du lac. Et en hiver, elle ne descend généralement pas en dessous de 25%…

Il y a aussi des diatomées (Nitzschia) et des cyanobactéries, mais la reine indétrônable reste Picocystis.

Et les Artémias en raffolent ! En laboratoire, chacune d’entre elles mange en moyenne 500 000 Picocystis par heure !

Les Artémias elles-mêmes sont une ressource fondamentale pour les oiseaux sur la route migratoire du Pacifique de l’Amérique du Nord qui va de l’Alaska à la Patagonie. Un bel exemple de la dépendance entre les écosystèmes et les êtres vivants.

Limicoles (Phalaropes de Wilson et à bec étroit) au lac Mono. Source: monolake.org

Le lac Mono était monomictique avant les années 80′. C’est-à-dire que la stratification de la couche supérieure formée pendant la saison chaude se dissipait une seule fois par an, mélangeant et oxygénant ainsi ses eaux à la fin de l’année.

Mais en 1982, la détérioration de l’environnement et un événement « El Niño » intense ont initié une phase méromictique: une stratification de surface continue pendant 5 années de suite.

Et lorsque le mélange des eaux profondes et peu profondes a été rétabli, une nouvelle catastrophe s’est produite : l’ammonium, le méthane et le soufre accumulés au fond ont provoqué l’anoxie temporaire du lac.

En 1984, pendant cette stratification persistante, un maximum de chlorophylle de subsurface s’est formé. Et dans des conditions où l’on aurait pu s’attendre à des bactéries photosynthétiques anoxygènes, c’était en fait une microalgue eucaryote qui était responsable de ce maximum de chlorophylle: Picocystis sp. !

Dans la collection de cultures de microalgues de l’Institut Océanographique Espagnol à Vigo (CCVIEO, IEO Vigo) nous avons une souche de Mickey Mouse, pardon, de Picocystis salinarum (RCC3402). Auteur: F. Rodríguez.

Les Picocystis du lac Mono peuvent se développer dans la pénombre (<0,1 % de la lumière de surface disponible en été), et donc proliférer à des profondeurs allant jusqu’à 20 mètres.

Ils supportent une gamme IMPRESSIONNANTE de salinités (0-260‰), et de pH (4-12) et tolèrent également bien les faibles niveaux d’oxygène.

Cette plasticité physiologique lui permet d’établir des populations permanentes dans le lac, maintenant ainsi la production primaire, et supportant l’écosystème et les êtres vivants qui en dépendent : les Artémia et les oiseaux.

Picocystis possède une autre propriété surprenante: c’est une chimère dans sa composition pigmentaire. Chlorophylles et caroténoïdes des algues vertes (chlorophylle b, violaxanthine, etc.) et d’autres pigments de la lignée évolutive rouge (diatoxanthine, alloxanthine et monadoxanthine, les deux dernières étant typiques des cryptophycées) sont présents chez cette microalgue.

Des années plus tard, des collègues de la Station Biologique de Roscoff ont invité José Luis Garrido (IIM-CSIC) et moi-même à participer à un article (dos Santos et col. 2017) qui a établi la classification taxonomique de Picocystis salinarum.

Nous avons contribué à cette étude en analysant la composition pigmentaire de Picocystis salinarum qui coïncidait précisément avec les pigments de Picocystis sp. du lac Mono.

Et en combinant la génétique, la morphologie et les analyses pigmentaires, P. salinarum a finalement été incluse dans une nouvelle classe d’algues vertes : Picocystophyceae. Rappelez-vous: le phytoplancton en forme de Mickey Mouse, ou les « cookies » mangés par les Artémias du lac Mono si vous préférez).

En bleu foncé, le niveau minimum atteint par le lac Mono. En bleu clair, le niveau d’avant 1941 et la ligne du milieu est l’objectif fixé par l’État de Californie en 1994. Source: monolake

C’est bien beau tout ça mais le lac Mono? Il ne devait pas disparaitre?

Et bien si...

Mais en 1976, un jeune professeur de l’université de Stanford (David Gaines) a mené une étude écologique avec un groupe d’étudiants dénonçant la détérioration et la menace d’effondrement des écosystèmes. Et en 1978, ils ont créé le Mono Lake Committee (Comité du lac Mono) qui est toujours actif avec 16 000 membres.

Armés de la connaissance scientifique (et de la conscience environnementale), ils se sont lancés dans la lutte pour la protection de ce lac et ont obtenu en 1994 l’approbation de la State Water Board Decision 1631 (appuyée par un rapport d’impact environnemental de 1700 pages !!!).

Membres du Mono Lake Committee durant la «Rehydration Ceremony» (1982). Auteur: S. Johnson. Source: longlivemonolake

Cette réglementation de l’État a mis fin à son déclin en établissant un niveau d’eau minimum, un débit permanent pour les ruisseaux qui l’alimentent et la restauration de l’habitat des oiseaux aquatiques.

Ils pensaient atteindre le niveau minimum espéré en 20 ans… mais ce n’est pas si facile. En avril 2021, le niveau d’eau du lac est toujours inférieur au niveau décrété en 1994.

Son volume fluctue chaque année en raison des conditions climatiques, des sécheresses et d’un apport variable des eaux de fonte de la Sierra Nevada.

La tendance générale est à la hausse et l’avenir du lac semble assuré grâce à la mèche allumée par l’engagement environnemental de ce professeur et de ses étudiants.

Références:

  • dos Santos, A.L. et col. Chloropicophyceae, a new class of picophytoplanktonic prasinophytes. Sci. Rep. 7:14019. (2017).
  • Lewin, R.A. et col. Picocystis salinarum gen. et sp. nov. (Chlorophyta)—a new picoplanktonic green alga. Phycologia 39:560–565. (2000).
  • Roesler, C.S. et col. Distribution, production, and ecophysiology of Picocystis strain ML in Mono Lake, California. Limnol. Oceanogr. 47: 440–452. (2002).
  • Stamps, B.W. et col. Metabolic Capability and Phylogenetic Diversity of Mono Lake during a Bloom of the Eukaryotic Phototroph Picocystis sp. Strain ML. Appl. Environ. Microbiol. 84:e01171-18. (2018).
  • Sources web: monolake.org

Un voilier nommé Velella

Image de couverture : Unconventional Mermaid: Portuguese Man o’ War. Auteure : MayContainBirdseed. Source : Deviantart.

Traduit par Marc Long

Au début de l’hiver, la nouvelle annonçant l’échouage de milliers de « méduses » sur les plages galiciennes a fait écho dans la presse et sur les réseaux sociaux, il s’agissait d’échouages de Velella velella mais aussi Physalia physalis. Cependant, malgré leur apparence de méduses, il s’agit en fait de colonies d’organismes et non de méduses individuelles.

Velella et Physalia sont des cnidaires de la classe des hydrozoaires.

Distribution de Velella velella en Europe. Source: Mer et Littoral

La Velella velella, commune sur ces côtes espagnoles, est populairement connue sous le nom de vélelles (veleiriños ou encore « medusa velero » en espagnol).

En Europe, elles sont plus abondantes en Méditerranée, dans l’ouest de la péninsule ibérique, en France et au Royaume-Uni (« by-the-wind sailor » ou « marin au gré des vents »).

Portées par les vents et les courants, leurs invasions de plages, peuvent former des images spectaculaires avec des millions d’individus le long de la côte ouest de l’Amérique du Nord, en Italie ou même en Nouvelle-Zélande. Sur les plages de Ligurie (Italie), on a compté entre 20.000 et 120.000 colonies/m2 !

Le deuxième envahisseur, Physalia physalis (un peu moins commun ici), est précédé de sa renommée et de son surnom: Man o’War portugais (« Galère portugaise » en français). Les vélelles et les Physalies sont toutes deux bleues grâce à des pigments caroténoïdes (astaxanthine) obtenus de leurs proies. Ils servent à les protéger des rayons UV et à se camoufler de prédateurs tels que les oiseaux, les tortues et les poissons. Malgré leurs couleurs similaires ces deux organismes présentent des différences importantes comme nous allons le voir…

Les vélelles ne sont pas dangereuses pour toi (ni pour ton chien qui se promène sur la plage), mais elles ont quand même des cellules urticantes et il n’y a aucune raison d’aller vérifier qu’elles piquent bien. Elles sont plus petites que les Physalies et se distinguent par leur “voile” sur la partie aérienne (contrairement aux galères portugaises qui, elles, ont un flotteur).

Il n’est pas conseillé de toucher l’une ou l’autre, et si vous voyez le flotteur d’une Physalia, ne pensez même pas à aller vérifier que ce que je vous dis est vrai. Dans certains cas, leur piqûre peut être grave. Elles peuvent provoquer des lacérations de la peau et, au minimum, elles vous laisseront une douleur persistante et gênante.

Heureusement, l’échouage de ces hydrozoaires se produit généralement en dehors de la saison estivale et le risque d’une mauvaise rencontre est relativement faible. Mais faites attention si vous les rencontrez sur la plage. Leur couleur bleue est attirante mais… On ne touche pas !!!

Le nouveau projet scientifique collaboratif DIVERSIMAR (IEO) a signalé son arrivée en janvier, et fournit une description complète de Physalia.

“Avec des vents de Nord et d’Ouest les « Galères portugaises » apparaissent sur les plages galiciennes. Elles sont craintes par les baigneurs et les pêcheurs en raison de leur piqûre dangereuse. Elles sont apparues le long des côtes de l’arc Ártabro et la photo a été envoyée par Martiño de Praia das Furnas en Pontevedra.”

Rogelio Santos Queiruga (@QueirugaRogelio), un pêcheur et vulgarisateur que je vous recommande de suivre sur twitter, a posté une vidéo en indiquant que c’était la première fois qu’il voyait ça. Quatre heures après l’avoir touché, il sentait encore la piqûre dans ses doigts. La curiosité prend souvent le dessus, mais dans ce cas, on ne touche pas !

« Aujourd’hui nous avons trouvé dans nos filets une petite méduse « Galère portugaise ». C’est la première fois que je le vois et mon ignorance m’a fait toucher ses filaments urticants. C’était il y a 4 heures et je sens encore la piqûre d’une ortie dans mes doigts. Méfiez-vous d’elles !!! »

En plus de leur aspect et de leur venin, il y a autre chose qui distingue les vélelles des galères portuguaises. Un détail qui n’est pas perceptible à l’œil nu mais qui nous intéresse tout particulièrement dans ce blog. Velella abrite des dinoflagellés symbiotiques alors que Physalia n’en abrite apparemment pas.

Les informations sur l’écologie de Velella sont limitées, mais le zooplancton (œufs de poisson, copépodes, cladocères, larves d’invertébrés, etc.) et les symbiotes dinoflagellés semblent jouer un rôle essentiel dans leur alimentation.

La relation entre Velella et ses symbiotes rappelle celles que possèdent d’autres cnidaires comme les anthozoaires, notamment les anémones et les polypes formant des récifs (associés par exemple à des dinoflagellés du genre Symbiodinium). Avec Velella, ces symbiotes voyagent et parcourent le monde

Où sont les dinoflagellés de Velella et qui sont-ils ???

A la question de « où sont-ils ? » je répondrai qu’ils sont dans le tissu endodermique des gonophores (individus médusoïdes qui vivent dans la colonie formant des grappes sur les branches génitales ou gonozoaires). À l’intérieur de l’hôte, les symbiotes ont une forme arrondie, ce sont de petites boules dorées appelészooxanthelles”.

Et pour répondre à la question « qui sont-ils » ?, je vais devoir vous raconter une histoire qui remonte à une centaine d’années.

Les symbiotes de Velella velella isolés en Méditerranée étaient appelés Endodinium chattonii en 1922, puis ils ont changé de genre. En 1924 ils étaient identifiés comme Zooxanthella, puis en 1971 ils ont été identifiés comme Amphidinium et enfin Scrippsiella chattonii en 1993.

Dans ce dernier travail (Banaszak et al. 1993), les symbiotes ont été isolé et cultivé pour la première fois en dehors de leur hôte. Les auteurs de ce travail ont observé qu’en culture, les symbiotes alternaient d’une forme de cellules rondes à une autre forme de cellules motiles recouvertes de plaques de cellulose. Et ils l’ont identifiés comme étant Scrippsiella velellae.

Scrippsiella velellae. Source: Banaszak et coll. (1993).

Cette description concernait les symbiotes de Velella velella du Pacifique et ne correspondait pas exactement à ceux décrits chez la vélelle méditerranéenne. On a donc attribué à ces symbiotes le nom de Scrippsiella chattonii. Bien sur, aucune des deux descriptions n’incluait d’identification génétique…

…et le seul travail avec des analyses de séquences génétiques n’inclut pas la morphologie. Cette étude a été réalisée sur des symbiotes de Velella dans la mer des Sargasses (Gast & Caron 1996) et ces résultats ont été discutés des années plus tard en concluant que la séquence d’ADNr 18S correspondait à d’autres séquences. Et ces séquences appartenaient à un nouveau genre de symbiote chez les radiolaires : Brandtodinium (Probert et al. 2014).

Maintenant, voyons si nous pouvons démêler le noeud…

Selon cette hypothèse, Velella velella aurait la capacité de s’associer à Brandtodinium et Scrippsiella pour établir une relation symbiotique. Et Brandtodinium serait également le dinoflagellé symbiote de plusieurs groupes taxonomiques des radiolaires (Collodaria, Nassellaria et Spumellaria) selon Probert et ses collaborateurs.

Les illustrations de radiolaires d’Ernst Haeckel (1862) incluaient ces ordres et ses représentations concernaient également les zooxanthelles.

Cette habitude d’appeler zooxanthelle tout symbiote doré présent chez les organismes marins (dinoflagellés ou non) a conduit à deux reprises à proposer l’annulation du genre Zooxanthella, justifiant la création du genre Brandtodinium.

Cependant, le succès familier et l’imprécision du terme zooxanthelle n’étaient pas des raisons suffisantes pour invalider le genre Zooxanthella (décrit par Karl Brandt en 1882). Ainsi, le genre Brandtodinium n’était pas retenu et les endosymbiotes de Velella velella appartiennent toujours aux espèces Scrippsiella velellae et S. chattonii (Guiry & Andersen 2018).

La description de S. chattonii était également incorrecte, mais uniquement en raison de problèmes techniques résolus en 2018. Ses auteurs ont omis le basonyme (nom scientifique sous lequel il était initialement nommé: Endodinium chattonii), nécessaire à la traçabilité selon l’art. 41.5 du Code international de nomenclature botanique.

J’espère que je ne vous ai pas perdus avec tant de rebondissements.

Pour être clair: les débats sur les noms scientifiques passionnent les taxonomistes et je dirais que ce débat n’est pas encore tout à fait terminé. Donc si quelqu’un vous demande quels sont les symbiotes de Velella velella, répondez qu’il s’agit de dinoflagellés ou de zooxanthelles et vous ne vous tromperez pas.

Parce que Scrippsiella velellae ainsi que les autres espèces de Zooxanthella, Symbiodinium et les nouveaux genres de dinoflagellés symbiotes comme Breviolum, Effrenium, Fugacium, etc. sont et seront toujours des zooxanthelles ! Et c’est ainsi que se termine cette histoire. Colorín, colorado, este cuento se ha acabado

Remerciements: Merci à Natalia Llopis Monferrer pour l’aide à la traduction de l’article !

Références:

  • Banaszak A.T. y col. Scrippsiella velellae sp. nov. (Peridiniales) and Gloeodinium viscum sp. nov (Phytodiniales), dinoflagellate symbionts of hydrozoans (Cnidaria). J. Phycol. 29:517-28. (1993).
  • Betti F.B. y col. Massive strandings of Velella velella (Hydrozoa: Anthoathecata: Porpitidae) in the Ligurian Sea (North-western Mediterranean Sea). Eur. Zool. J. 86: 343-353. (2019).
  • Guiry M.D. & Andersen R.A. Validation of the generic name Symbiodinium (Dinophyceae, Suessiaceae) revisited and the reinstatement of Zooxanthella K.Brandt. Notulae Algarum 58:1-5. (2018).
  • Lopes A.R. y col. “Gone with the wind”: Fatty acid biomarkers and chemotaxonomy of stranded pleustonic hydrozoans (Velella velella and Physalia physalis). Biochem. Sist. Ecol. 66:297-306 (2016).
  • Probert I. y col. (2014). Brandtodinium gen. nov. and B. nutricula comb. nov. (Dinophyceae), a dinoflagellate commonly found in symbiosis with polycystine radiolarians. Journal of Phycology 50(2): 388-399. (2014).
  • Zagalsky P.F. y Herring P.J. Studies of the blue astaxanthin-proteins of Velella velella (coelenterata: chondrophora). Phil. Trans. R. Soc. B 279:289-326 (1977).
  • Zeman S.M. y col. Trophic ecology of the neustonic cnidarian Velella velella in the northern California Current during an extensive bloom year: insights from gut contents and stable isotope analysis. Mar Biol. 165:150. (2018).

Stranded Things 2

Traduit par Marc Long

Aujourd’hui, nous allons parler du pire cas de mortalité de baleines ces dernières années. Elle s’est produite au large de la côte sud du Chili en mars 2015, détaillée par une superbe étude de Häusserman et al. (2017) et un article populaire sur le web Hakai Magazine : « Death by Killer Algae« . Il s’agit d’un article formidable avec des images aériennes réalisées à l’aide de drones. Cet article existe également en format audio.

Fermes de saumon dans le fjord d’Aysén, au sud-ouest du Golfo de Penas. Source : Patagon Journal.

Je vais ici relater les faits de manière plus résumée.

La Patagonie chilienne couvre une vaste zone, difficile d’accès et peu peuplée. En raison des nombreux fjords, îles et canaux, son littoral équivaut à deux fois la circonférence de la Terre, soit 80 000 km.

Dans ce territoire, plus précisément dans le golfe de Penas (région d’Aysén, entre 46º30’S et 48ºS de latitude), une étude de plongée sur les invertébrés, dirigée par le Dr. Vreni Häusserman, a découvert en avril 2015 les premiers restes de rorquals boréaux : une trentaine répartis dans deux zones du golfe de Penas séparées par 200 km.

Il n’est pas rare que des baleines mortes soient découvertes dans la région, mais rarement en si grand nombre et sur une période aussi courte.

Leur position, couchées sur le côté ou sur le dos, avec le ventre gonflé, indique qu’elles sont mortes dans des eaux proches et qu’elles se sont ensuite échouées sur le rivage.

Qu’est ce qui a bien pu les tuer ?

Images aériennes de carcasses de rorqual boréal documentées (Golfo de Penas). Auteur : V. Häusserman, Source : Fig. 4 (Häusserman y col. 2017).

Häusserman et son groupe sont des spécialistes des invertébrés, et non du phytoplancton, si bien qu’ils n’ont pas tout de suite pensé aux biotoxines.

Pourtant, la côte sud du Chili est touchée chaque année par des proliférations de microalgues toxiques -avec le risque que cela comporte pour la santé publique, l’économie locale et la faune marine-, c’est pourquoi les autorités chiliennes mènent des programmes de surveillance des « marées rouges », par le biais d’organismes tels que l’Institut de Développement des Pêches (Instituto de Fomento Pesquero ; IFOP) et l’Office National des Pêches (Servicio Nacional de Pesca y Acuicultura ; SERNAPESCA).

Pour découvrir l’assassin, il fallait réunir toutes les preuves sur la scène de crime.

Quelques semaines plus tard, au mois de mai, une expédition commune entre le SERNAPESCAla marine Chilienne et la police d’investigation Chilienne (PDI) a été entreprise. Elle avait pour objectif de prélever des échantillons de phytoplancton, ainsi que des échantillons de baleines pour des études génétiques, des os de l’oreille et des contenus stomacaux pour rechercher la trace d’éventuelles biotoxines. 

Dans cette vidéo, vous pouvez voir des images de l’échantillonnage. L’odeur devait être importante….

En juin, Vreni Häusserman, accompagnée de sa collègue Carolina Gutstein (experte dans l’analyse de fossiles ou « taphonomie » pour rechercher, entre autres, les causes des décès) et d’un étudiant, ont survolé la côte pour compter le nombre de corps échoués dans le Golfe de Penas.

Ils avaient compté 70 spécimens quand, au milieu du silence, quelqu’un s’est exclamé : « Oh, merde, c’est un cauchemar ».

Ils ont recensé 343 carcasses de rorquals boréaux (Balaenoptera borealis), et 17 carcasses appartenant à d’autres espèces. Le tableau rassemblant ces informations dans Häusserman et al. (2017) est le plus triste que j’ai jamais vu dans un article scientifique et cette macabre liste fait 14 pages !!!

Qu’ont-ils découvert dans les échantillons de 2015 ?

Alexandrium catenella (image d’épifluorescence, marquée avec calcofluor). Auteur : Pablo Salgado.

Aucune des carcasses étudiées en mai 2015 ne présentait de signes extérieurs de maladie, de dommages physiques (attaques de prédateurs comme les orques) ou de dommages dans les os des oreilles (dus à des explosions). Ils ne sont pas morts de faim non plus, car ils possédaient suffisamment de graisse et leur estomac était plein.

L’hypothèse d’une maladie virale ou bactérienne ne peut être exclue à 100% en raison du degré de décomposition des cadavres.

D’autres causes, telles que les dommages causés par une explosion sous-marine, ont été exclues sur la base d’un faisceau d’indices.

Une mortalité massive synchronisée (entre février et avril) sur une région aussi vaste ne pouvait avoir qu’une seule origine…

Les analyses de toxines, réalisées sur les cadavres dans la zone et dans l’estomac de 2 animaux, ont révélé la présence de toxines paralysantes (PST ; Paralytic shellfish toxins) et de toxines amnésiques (ASP ; Amnesic shellfish toxins).

Les données de surveillance des toxines disponibles en mars 2015, à 120 km au nord du Golfe de Penas, ont montré des niveaux de toxines paralysantes (saxitoxines) 10 fois supérieurs à la normale, ainsi qu’une présence abondante du dinoflagellé Alexandrium catenella.

Mais aucune toxine amnésique (acide domoïque) n’a été retrouvée dans ces échantillons.

Au vu de tout cela, Häusserman et al. (2017) ont attribué la mort des baleines à des toxines paralysantes.

Crevette nordique (Munida gregaria). Source : Shallow Marine Surveys Group.

Le Golfe de Penas semble être une zone d’alimentation importante, surtout les années où l’une de leurs principales proies, la crevette grise (Munida gregaria, connue en anglais sous le nom de lobster krill), est abondante.

Ce crustacé forme de véritables « essaims » dans sa phase pélagique, qui peuvent se nourrir de phytoplancton, y compris de dinoflagellés toxiques comme A. catenella, accumulant ainsi leurs toxines et agissant comme un vecteur vers les niveaux trophiques supérieurs (McKenzie & Harwood, 2014).

Un lien possible avec « El Niño » et le changement climatique

Quelques mois avant la découverte des échouages de baleines (en septembre 2014), les conditions météorologiques dans la région étaient anormales et coïncidaient avec le développement du plus grand phénomène « El Niño » enregistré à ce jour.

L’événement chilien a coïncidé avec un autre cas de mortalité de baleines en Alaska (38 individus, dont des baleines à bosse), mais également avec une prolifération massive et prolongée de Pseudo-nitzschia (des diatomées produisant de l’acide domoïque) lors d’un réchauffement anormal de l’Océan Pacifique dû à «El Niño».

Des ours mangeant les restes d’une baleine dans la baie de Larson (Alaska). Source : NOAA.

Le lien entre les deux mortalités << par les modifications induites dans l’écosystème marin par « El Niño » sur les températures, les régimes de vent et les nutriments dans le Pacifique oriental >> a conduit à penser que les grands mammifères marins sont déjà victimes des effets du réchauffement climatique.

Notamment parce que l’on soupçonne que le réchauffement climatique (lié à des facteurs anthropiques) pourrait être l’un des responsables de l’augmentation de la fréquence et de l’intensité de « El Niño » au cours des dernières décennies.

Le développement des efflorescences toxiques peut passer inaperçu si nous ne surveillons pas l’océan, mais les mammifères marins sont très sensibles aux modifications de cet écosystème. C’est pourquoi la biologiste marine Kathi Lefebvre (NOAA) les compare, aux canaris anciennement utilisés dans les mines de charbon pour détecter les émanations de gaz toxiques, dans l’article «Death by Killer Algae».

Néanmoins, les mortalités de mammifères marins dues aux biotoxines ne sont pas nouvelles. Les efflorescences toxiques de phytoplancton se produisaient déjà il y a des millions d’années et les archives géologiques conservent la mémoire de leurs effets sur l’écosystème.

Fossiles de baleines à Cerro Ballena (Atacama, Chili). Auteur : Adam Metallo, Smithsonian Institution. Source : Hakai Magazine.

Les restes fossiles de baleines, de phoques et de paresseux aquatiques découverts plus au nord, à Cerro Ballena (région d’Atacama), en sont un bon exemple. Pyenson et al, (2014).

Ce qui est aujourd’hui un désert, était il y a 6 à 9 millions d’années (au Miocène), une plaine supratidale protégée par une barrière côtière.

Et dans cette région, ces vestiges se sont accumulés et ont été préservés dans quatre strates différentes, témoignant des décès et des échouages massifs simultanés de mammifères marins et de poissons, sur une vaste zone et sur une période de 10000 à 16000 ans.

References:

Stranded Things

Traduit par Marc Long

« Le phare aux orques ». Basé sur des événements réels. Situé dans la Península Valdés (Chubut, Argentine), ce film raconte l’histoire du garde forestier argentin Beto Bubas, d’orques sauvages et d’un garçon autiste. (Gerardo Olivares, 2016).

Les échouages de cétacés sont des phénomènes mystérieux et impressionnants.

Ces échouages sont mystérieux parce qu’il n’y a pas de cause unique pour les expliquer, et impressionnants parce qu’ils touchent des animaux qui inspirent l’admiration et pour lesquels nous avons une empathie toute particulière.

La plupart des échouages concernent des odontocètes (cétacés à dents), le sous-ordre auquel appartiennent les dauphins, les orques, les baleines à bec et les cachalots. Par contre, les observations d’échouages de mysticètes (baleines à fanons) ont toujours été rares.

Cela se justifie par le comportement social des odontocètes, qui ont tendance à vivre en grands groupes, alors que les mysticètes sont plutôt solitaires ou forment des groupes limités.

En outre, les mysticètes n’utilisent pas l’écholocation pour naviguer, un élément qui est également souvent mentionné pour expliquer les échouages.

Au cours de la dernière décennie, de nombreux échouages et décès de mysticètes ont eu lieu. C’est ce que nous verrons dans cet article.

Les raisons les plus courantes sont variées. Il s’agit dans la plupart des cas de maladies, du manque de nourriture, la désorientation et les blessures (tempêtes, bruits en mer), les accidents (collisions avec des bateaux), et enfin un facteur qui nous intéresse particulièrement dans ce blog: les toxines produites par le phytoplancton.

Baleine grise (Eschrichtius robustus) avec son baleineau (El Vizcaino, Baja California, Mexique). Auteur : J.E. Gómez Rodríguez. Source : Wikimedia commons.

Les plus grands échouages de baleines mysticètes ont été enregistrés en Amérique du Nord et du Sud.

Par exemple, en 1999 et 2001, 283 et 386 échouages ont été enregistrés sur la côte nord-est du Pacifique, principalement des baleines grises adultes. Dans les deux cas, on a soupçonné des symptômes de malnutrition. (Rowntree et col. 2013).

Quant aux décès causés par les biotoxines, le seul cas confirmé jusqu’à récemment est survenu en 1987 à Cape Cod (USA), avec la mort de 14 baleines à bosse après avoir ingéré des maquereaux (Scomber scombrus) contaminés par des saxitoxines: des neurotoxines paralysantes produites dans la région par des dinoflagellés du genre Alexandrium.

Pour que les carcasses de baleines atteignent la côte, elles doivent être mortes dans des zones peu profondes proches de la terre, car dans les eaux profondes, elles ont tendance à couler et ne laissent aucune trace à la surface.

Ces dernières années, de nombreux échouages de baleines ont eu lieu le long des côtes de l’Argentine et du Chili. Dans les deux régions, les efflorescences (ou bloom) de phytoplancton toxique sont fréquentes.

Les toxines sont-elles à l’origine de la mort des baleines? Il n’est pas facile d’obtenir des preuves, mais de nombreux indices permettent de suspecter leur responsabilité.

Península Valdés (Argentina)

Observation des baleines franches australes dans la Península Valdés. Auteur: M. Catanzariti. Source: Wikimedia commons.

Les côtes de la Péninsule de Valdés, au nord de la Patagonie, en Argentine (42-43º de latitude sud), constituent une zone de reproduction pour les baleines franches australes.

Eh bien, entre les années 2005-2014, une mortalité sans précédent a été enregistrée (649 spécimens au total), principalement des baleineaux de moins de 3 mois.

Les décès s’étalent sur plusieurs mois, et ont atteint un pic de 120 individus retrouvés morts en 2012. Les femelles de ces baleines ne se reproduisent que tous les 3 ans. Avec de tels taux de natalité, vous pouvez imaginer l’impact de cette catastrophe, qui peut affecter le maintien d’une espèce dont la chasse a réduit sa population originale à un faible 20%.

Une réunion d’experts de la Commission baleinière internationale (CBI) tenue en 2010 a permis d’identifier trois hypothèses principales : la rareté de la nourriture (krill de l’Antarctique : Euphausia superba), la maladie et l’empoisonnement par des biotoxines.

Une quatrième hypothèse s’y est ajoutée lors d’une autre réunion de la CBI en 2014 : le stress causé par des goélands (Larus dominicanus), qui attaquent les baleines pour se nourrir de leur peau et de leur graisse, provoquant des plaies ouvertes.

Frustules de Pseudo-nitzschia dans les déjections de baleines franches australes (Eubalaena australis) de la Península Valdés. (A-B) P. pungens, (C) P. australis, (D) complexe P. pseudodelicatissima. Source : Fig. 2 D’Agostino et al. (2015).

Parmi ces 4 hypothèses, l’hypothèse des biotoxines est celle qui se renforce à la suite de récentes études scientifiques telles que « Potentially toxic Pseudo-nitzschia species in plankton and fecal samples of Eubalaena australis from Península Valdés calving ground, Argentina ». (D’Agostino et col., 2015).

Ces chercheurs ont découvert la présence de nombreux frustules de diatomées du genre Pseudo-nitzschia dans les excréments de baleines vivantes ou de carcasses, ainsi que dans des échantillons de phytoplancton pendant la période où les baleines se rendent à Península Valdés.

Le genre Pseudo-nitzschia comprend de nombreuses espèces qui produisent de l’acide domoïque, une puissante neurotoxine que les lecteurs de ce blog connaissent bien, et qui peut causer de graves dommages à la faune marine.

D’Agostino et ses collaborateurs suggèrent que le zooplancton, la nourriture des baleines, agirait comme vecteur de l’acide domoïque. La neurotoxine a été détectée dans des échantillons de zooplancton de la région par d’autres chercheurs. Les baleineaux seraient indirectement exposés à l’acide domoïque, par le biais du lait maternel et/ou pendant la gestation.

De plus, certaines baleines, comme les baleines franches australes, pratiquent un type d’alimentation appelé « skim feeding » dans lequel elles écument la surface de l’eau (comme une passoire qui retire la crème du lait). Les chaînes de Pseudo-nitzschia peuvent facilement dépasser 300 microns de longueur et pourraient être filtrées directement par les baleines pendant ces phénomènes d’efflorescences. Voici une baleine franche australe en train de se nourrir en « skim feeding ».

Baleine franche australe (Eubalaena australis) avec un baleineau, au large de la Península Valdés, au milieu d’une efflorescence du dinoflagellé Lepidodinium chlorophorum. Auteur : M. Sironi (Prix Hilda Canter-Lund 2009). Source : British Phycological Society.

Les baleines franches australes sont également présentes lors des épisodes toxiques («  Paralytic Shellfish Poisoning » ou toxines paralysantes) induits par Alexandrium catenella et associés aux interdictions d’exploitation des coquillages. Les saxitoxines et l’acide domoïque ont été détectés dans les tissus de certains individus morts, mais à des taux faibles.

En octobre 2010, 15 baleines de toutes classes d’âge (6 baleineaux, 7 juvéniles et 2 adultes) sont mortes, un phénomène généralement associé aux efflorescences toxiques mais inhabituel dans la Péninsule Valdés.

Les concentrations de Pseudo-nitzschia et d’A. catenella étaient élevées à cette période. Et l’alimentation par « skim feeding » avait été observée chez des individus adultes à cette période.

Les observations satellite (Wilson et col. 2015) ont confirmé l’intensification des efflorescences printanières de phytoplancton dans la région, surtout depuis 2004, ce qui coïncide avec la plupart des décès :

<<649 baleines tuées entre 2005-2014>> contre 194 au cours des 30 années précédentes.

Au cours d’une de ces efflorescences, le chercheur argentin Mario Sironi a documenté l’image d’une marée verte de Lepidodinium chlorophorum, une espèce de dinoflagellé non toxique.

Il ne semble pas que Pseudo-nitzschia fasse partie des proliférations de microalgues les plus intenses au printemps, mais son abondance a nettement augmenté au cours de la dernière décennie. De plus il existe une corrélation positive entre 1) les enregistrements mensuels de la mortalités et 2) l’abondance de Pseudo-nitzschia. Une telle relation n’existe pas avec A. catenella.

En conclusion : il existe plusieurs preuves de l’exposition des baleines aux toxines de microalgues et plusieurs indices pointent vers l’acide domoïque.

Golfo de Penas (Chile)

Rorqual boréal à Caleta Buena (nord du Golfo de Penas), avril 2015. Auteur : K.-L. Pashuk. Source : Fig. 3 (Häusserman et al. 2017).

Mi-avril 2015. Lors d’une expédition de plongée visant à étudier la faune benthique au nord du Golfe de Penas, des cadavres et des squelettes de baleines sont apparus aux yeux des plongeurs.

L’inquiétude suscitée par cette découverte a entraîné, quelques semaines plus tard, une expédition conjointe du SERNAPESCA (SERvicio NAcional de PESCA y acuicultura), de la marine chilienne et du PDI (Policía De Investigaciones de Chile, Departamento de Investigación Criminal).

Ils ont documenté par voies terrestre, maritime et aérienne le pire cas de l’histoire : la mort de 343 baleines boréales (Balaenoptera borealis).

Mais c’est une longue histoire et je vous la raconterai dans le deuxième épisode de Stranded things.

Références

  • D’Agostino V.C. y col. Potentially toxic Pseudo-nitzschia species in plankton and fecal samples of Eubalaena australis from Península Valdés calving ground, Argentina. J. Sea Res. 106:39–43 (2015).
  • Häusserman V. y col. Largest baleen whale mass mortality during strong El Niño event is likely related to harmful toxic algal bloom. PeerJ. DOI: 10.7717/peerj.3123 (2017).
  • Rowntree V.J. y col. Unexplained recurring high mortality of southern right whale Eubalaena australis calves at Península Valdés, Argentina. Mar. Ecol. Prog. Ser. 493:275–289 (2013).
  • Wilson C. y col. Southern right whale (Eubalaena australis) calf mortality at Península Valdés, Argentina: Are harmful algal blooms to blame? Mar. Mammal Sci. 32:423–451 (2015).

Cinéma et océanographie

Auteur: Jesús Gago Piñeiro (traduit par Marc Long).

Un sujet très attrayant, mais si l’on y réfléchit un peu, peu de titres existent.

La génération des années 70, a grandi avec les documentaires de « l’Homme et la Terre » (El hombre y la Tierra) de Félix Rodríguez de la Fuente et -avec des documentaires plus axés sur le thème marin- avec « L’odyssée sous-marine de l’équipe Cousteau » de Jacques Cousteau. Cette génération a vu également naitre les documentaires de la National Geographic Society, notamment avec la série sur les mers vierges.

Source: bedeteque

En plus de ces deux géants de la divulgation environnementale, nous avons une série des années 60 « Remous » (Sea Hunt) basée sur les aventures d’un plongeur.

En ce qui concerne les documentaires sous-marins, il convient d’évoquer la fantastique semaine du film sous-marin de Vigo et celle de Donostia qui en est à sa 43e édition.

Nous tenons particulièrement à souligner le festival de Vigo, et les grands professionnels venant de notre communauté scientifique qui y ont participé, comme Jorge H. Urcera ou José Luis Garci, et des personnes de renommée internationale comme José Irisarri, Jorge Candán ou José Luis González, entre autres.

Mais laissons de côté les documentaires, et passons maintenant au cinéma. Le thème marin a toujours été présent au cinéma, avec des classiques comme « L’île au trésor », « Moby Dick », « Master and Commander » ou encore « Titanic »; mais aussi des classiques plus « exotiques » comme “Sindbad le marin”…

Sans bien sûr oublier la saga « Jaws »…

Jaws (Steven Spieberg, 1975). Source: pinterest

Et nous pourrions encore continuer la liste de films sur le thème marin avec les aventures de pirates et de naufrages. Et parmi ces histoires de pirates et de trésor, il y a le célèbre Peter Pan !

Pour les cinéphiles en herbe, il y a de nombreux autres titres tels que « La petite sirène », « Sauvez Willy I, II… ».  Certains ont des affiches très inspirées par le thème marin.

Par contre des films parlant d’océanographie, il y en a très peu voire pas du tout.

Richard Fleischer (Walt Disney, 1954). Source: allocine

On peut chercher un peu parmi les classiques pour trouver un avant-gardiste de son époque « Vingt mille lieues sous les mers » (qui date de 1954 !). Dans cette œuvre, on commence à voir le fond de la mer avec une perspective un peu plus scientifique.

Le roman de Jules Verne sert ici d’inspiration.

Et pour boucler la boucle, nous revenons finalement à Jacques Cousteau.

Parmi les films les plus proches de l’océanographie, on trouve « La vie aquatique » et « L’odyssée » qui s’inspirent tous les deux de la vie du commandant Jacques-Yves Cousteau.

Le premier titre est une satire-critique acerbe (et pas seulement à l’égard du commandant Cousteau…) avec un grand Bill Murray et le second film, »L’odyssée », est un excellent biopic. Comme une anecdote au fait que le père de Lambert Wilson (l’acteur qui joue J. Cousteau) était le doubleur de Cousteau comme il l’a expliqué dans une interview.

A. Stanton et L. Unkrich (Pixar, 2003). Source: allocine

Enfin nous ne pouvons pas oublier un classique pour enfants, « Le monde de Nemo », dans lequel il y a un clin d’œil à la recherche marine, vous vous souvenez de cette scène où ils mentionnent le courant australien?

Je suis sûr que certains films ont été oubliés, mais ce bref article essaye juste de vous donner un aperçu de la thématique, les suggestions sont les bienvenues !

A propos de l’auteur:

Jesús Gago Piñeiro (jesus.gago@ieo.es) est chercheur à l’IEO-Vigo et coordonne le groupe CAMBIOCEAN (Cambio global y oceanografía operacional).

Il s’intéresse particulièrement à l’impact des déchets dans l’environnement marin et participe à plusieurs projets et travaux sur les macroplastiques (cleanatlantic) et les microplastiques (jpi-oceans). Vous pouvez consulter ses publications dans Scholar ou Researchgate.

Les diatomées des noyés

Image: La plage des noyés. Un film de Gerardo Herrero (2015). Source: lacabecita

Traduit de l’espagnol par Marc Long

-On dirait qu’ils l’ont aidé à se noyer.

-Et ça ?

-Ses mains sont liées.

La plage des noyés (Domingo Villar, 2011)

Il y a un mois, dans le « Territorio Negro » de Julia en la Onda (une émission radio espagnole de faits divers), Ana García Rojo (cheffe de l’entomologie du Commissariat général de la police scientifique) a été interviewée sur l’importance des insectes dans la résolution de crimes.

En plus des insectes, Ana a également mentionné l’utilisation des diatomées dans les études médico-légales.

Ce fut une mention éphémère, mais elle eut le même effet que les phares d’un 4×4 aveuglant un lapin (j’étais le lapin bien sûr).

Et cette lumière aveuglante conduit à cette entrée en matière assez obscure….

Echantillon d’eau de mer de la ria de Pontevedra (juin 2013) rempli de diatomées. Auteur: F. Rodríguez

Les diatomées sont des marqueurs médico-légaux dans les systèmes aquatiques.

Et je pourrais citer deux raisons principales :

>>>> 1) On les trouve largement et abondamment selon la période de l’année dans les environnements marins, les eaux douces mais également dans des échantillons de sol.

>>>> 2) Elles sont très résistantes, comme des petits grains de sable en raison de leurs squelettes en verre (également appelés frustules) qui résistent aux traitements acides. Elles ont également une très forte diversité morphologique qui permet d’identifier plusieurs espèces.

Leur utilisation en pathologie médico-légale n’est pas nouvelle, elles sont utilisées depuis le début du XXe siècle.

Quelles sont les informations que cachent les diatomées ?

Mettons-nous en situation. L’objectif étant d’établir les causes et le lieu de décès de la victime d’un crime…

… et à ce sujet, les diatomées peuvent aider à savoir si la victime est morte par noyade. Mais également à quel endroit elle est morte.

Trouver la victime dans l’eau ne suffit pas à affirmer qu’elle s’est noyée.

Répartition des diatomées dans le corps humain selon qu’il y a noyade ou mort antérieure. Source: Pinterest (Sandi Weyl)

Même si le corps est découvert hors de l’eau, la victime a pu se noyer et le corps a pu être déplacé par la suite.

Si la personne était en vie, elle aurait avalé de l’eau avant de mourir, ainsi ses poumons seraient saturés d’eau.

La rupture des alvéoles pulmonaires permet à l’eau (et aux diatomées présentes) de pénétrer dans le sang.

Celles-ci sont ensuite dispersées dans différents organes (cerveau, cœur, reins, foie, etc.) et dans la moelle osseuse.

La taille maximale des diatomées qui traversent la barrière alvéolaire-capillaire est d’environ 110 µm.

Cela couvre une grande diversité de genres. Les études sur les tissus des cadavres retrouvés en eau douce citent entre autres les genres Achnanthes, Amphora, Asterionella, Campylodiscus, Cocconeis, Cyclotella, Fragilaria, Melosira, Navicula, Nitzschia, Pinnularia, etc.

La recherche des diatomées dans les tissus humains est généralement effectuée dans les organes et dans la moelle osseuse du fémur, après traitement chimique (avec de l’acide nitrique, de la protéinase K, etc.), pour éliminer la matière organique.

Dans le cas contraire, où la victime serait morte avant d’avoir été mise à l’eau, les diatomées pourraient pénétrer dans les poumons, mais elles ne seraient pas transportées activement vers le reste des organes ou vers la moelle osseuse.

Asterionella formosa est l’une des diatomées découvertes chez des victimes de noyade lors d’une étude menée en Finlande (Auer, 1991). Source: nordicmicroalgae

Si le décès est récent, il peut y avoir des signes extérieurs de noyade (peau pâle, mousse au niveau de la bouche et du nez). Mais après un certain temps, ces preuves disparaissent et le test des diatomées peut être très précieux pour découvrir l’origine du décès.

Malgré tout, le test des diatomées est loin d’être infaillible. Le test est influencé par de nombreux facteurs tels que l’abondance des diatomées dans l’environnement, le temps écoulé depuis la mort, l’état du corps, etc. Leur concentration est fortement réduite lorsqu’elles pénètrent dans les poumons et se dispersent dans les tissus de l’organisme

Les diatomées pourraient néanmoins confirmer un cas de noyade sur trois.

Une analyse de 738 victimes en Ontario (Canada) a conclu que les diatomées corroboraient 28% des noyades.

La plage du roman est celle de « A Madorra », près de la ville de Vigo en Galice. Source: amazon

Et le succès du test était associé au cycle saisonnier de ces organismes : plus l’abondance dans l’environnement est grande, plus la probabilité de trouver des diatomées sur les victimes est importante. Logique.

Etonnament, le test des diatomées a également été utilisé pour confirmer certains décès par noyade dans des salles de bain et des piscines…

Selon les auteurs, différents seuils sont considérés pour confirmer un résultat positif.

Par exemple, plus de 20 frustules de diatomées pour 100 μL de sédiments extraits dans 2 g de tissu (par exemple, le cœur, le cerveau, les reins, le foie et la moelle osseuse) ou 20 à 40 frustules dans 5 g de moelle osseuse, etc.

Ces valeurs peuvent varier en fonction des tissus analysés mais il n’existe pas de critère standard pour l’ensemble de la communauté médico-légale.

La biologie moléculaire (séquençage des gènes ribosomiques et mitochondriaux) a également été récemment intégrée à l’identification du plancton dans les études médico-légales.

Cette discipline permet d’obtenir des résultats positifs, même en l’absence de diatomées, grâce à la présence d’algues vertes et de cyanobactéries.

L’article Diatoms and homicide (Pollainen, 1998) illustre de nombreux exemples. Je vous préviens ces exemples sont macabres…

La diversité et la composition des diatomées dans les tissus humains peuvent également indiquer le lieu de la scène de crime en mettant en relation des échantillons d’eau ou de sol avec ceux de la victime.

L’identification automatique d’images est une autre technique qui pourrait être incorporée dans les études médico-légales. Modèle d’identification GoogleNet Inception-V3. Source: Zhou Y. y col. (2020).

Le mieux est de l’illustrer par des cas réels dans lesquels les diatomées ont joué un rôle fondamental…

  1. Un enfant de 5 ans au fond d’un lac. La moelle osseuse du fémur a révélé deux diatomées caractéristiques également présentes dans les échantillons du lac à côté du cadavre. Son père a finalement avoué le meurtre.
  2. Les restes carbonisés d’une adolescente dans une valise abandonnée sur un parking. Eh bien, plusieurs diatomées ont été trouvées dans la moelle osseuse du fémur et du sinus maxillaire, et ont permis de révéler la mort par noyade..
  3. Un transsexuel de 38 ans est mort dans une baignoire remplie d’eau et de savon. Quatre types de diatomées ont été découverts dans sa moelle osseuse fémorale, tout comme celles de la baignoire. Il a été étranglé, puis a été noyé sous l’eau..
  4. Le corps d’une femme de 25 ans dans un état de décomposition avancé dans une forêt. Des diatomées typiques du sol terrestre ont été retrouvées dans la moelle osseuse fémorale. L’exploration de la zone où le corps a été trouvé a permis de découvrir des diatomées identiques dans des étangs temporaires de la forêt. Elle avait été poignardée mais elle est morte noyée dans un fossé avec de l’eau..

Mais les diatomées ne sont pas seulement étudiées sur les corps des pauvres victimes. Les vêtements et les chaussures peuvent aussi conserver des cellules attachées avec lesquelles on peut relier un suspect à la scène de crime !

Remerciements : Patricia Quintas (IEO Vigo) qui m’a parlé de l’interview dans Julia en la Onda dès qu’elle a entendu parler des diatomées.

Marc Long

Un grand merci aussi à Marc Long pour cette traduction et d’autres dans l’avenir. Marc est un microbiologiste marin spécialisé dans l’étude de la physiologie du phytoplancton.

Il a réalisé sa thèse doctorale à l’Université de Wollongong (Australie) et à l’Université de Bretagne Occidentale (France). Marc a d’abord étudié la toxicité de polluants comme les microplastiques sur le phytoplancton et s’est ensuite spécialisé dans l’étude des interactions entre microalgues et avec d’autres microorganismes marins.

Marc s’intéresse plus particulièrement à la communication chimique entre microalgues marines et cherche à comprendre comment ces signaux chimiques pourraient expliquer le succès écologique de certaines espèces, notamment les espèces toxiques.

Références:

  • Auer A. Qualitative diatom analysis as a tool to diagnose drowning. Am J Forensic Med Pathol 12: 213-218 (1991).
  • Levkov Z. y col. The use of diatoms in forensic science: advantages and limitations of the diatom test in cases of drowning. In: Williams M. & col. (eds). The Archaeological and Forensic Applications of Microfossils: A Deeper Understanding of Human History. The Micropalaeontological Society, Special Publications. Geological Society, London, 261–277 (2017).
  • Pollainen M.S. Diatoms and homicide. Forensic Sci Int 91:29–34 (1998).