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Tiwanaku

Image de couverture: ville de Tiwanaku (ou Tiahuanaco). Source: lapaz.bo

Traduit par Marc Long

Le lac Titicaca est le plus haut lac navigable du monde, une oasis gigantesque d’origine glaciaire, à 3 800 mètres d’altitude sur le haut plateau des Andes. C’est la principale destination touristique de la Bolivie. Le lac est partagé avec le Pérou.

Sa présence adoucit le climat de la région, augmente l’humidité et la productivité de la terre. Une terre occupée et travaillée par diverses cultures et civilisations depuis plus de 4000 ans.

(Île flottante sur le lac Titicaca. Source: El Confidencial)

La civilisation de Tiahuanaco (ou Tiwanaku, dans la vallée du même nom au sud-est de Titicaca) est le meilleur symbole de la culture précolombienne.

La civilisation Tiwanaku était l’une des civilisations les plus anciennes et les plus importantes d’Amérique du Sud, elle a prospéré entre le VIe et le XIe siècle. Sa domination n’était pas militaire, elle exerçait son influence par le commerce, l’agriculture et la religion.

Les Tiwanakus pratiquaient une agriculture intensive sur les plaines inondables et les pampas (plaines) du lac. Ils ont notamment développé des cultures dans le bassin sud-est du Titicaca : le plus petit lac, Wiñaymarka (ou Huiñamarca), relié par un détroit <1 km.

Carte de la région du Titicaca. Source: Geocaching

Cette agriculture, associée à la production de maïs dans d’autres régions ainsi qu’à l’élevage de camélidés (lamas et alpagas ; domestiqués à partir de guanacos et de vigognes), a permis le commerce sur de longues distances pendant 600 ans.

Cette communauté politique et religieuse s’est effondrée vers 1100. Les origines du déclin de Tiwanaku font l’objet de diverses hypothèses, dont l’une d’elle serait une période de sécheresse prolongée dans la région.

Après Tiwanaku, l’occupation du lac s’est poursuivie par des populations autonomes qui ont exploité les zones cultivables jusqu’à l’arrivée de l’empire inca vers 1450.

Mais le climat a t’il été à l’origine de la fin des Tiwanakus?

Les changements climatiques figurent toujours parmi les causes favorisant l’essor ou entrainant le déclin des civilisations anciennes. En effet, les populations ont une grande dépendance à l’égard d’une agriculture stable (le maïs dans les cultures précolombiennes) et donc de l’approvisionnement en eau (avec la nécessité de périodes humides et sèches tout au long de l’année).

Pour étudier les variations climatiques, le dossier archéologique fournit des données de différents types qui peuvent être confrontées aux changements socioculturels…

Et comment étudier les oscillations climatiques dans une région dotée d’un immense lac? En utilisant les fossiles du plancton, en particulier ceux laissés par les diatomées et leurs frustules de silice pendant des milliers d’années dans les sédiments.

Les diatomées forment un composant abondant du phytoplancton avec des modes de vie variés et une multitude d’espèces. Sachant cela, deux études récentes (Weide et col. 2017; Bruno et col. 2021) les ont utilisées pour estimer les variations de profondeur et de salinité dans le Wiñaymarka.

Salar de Uyuni, la plus grande réserve de lithium au monde. Source: LonelyPlanet

Le lac Titicaca possède une superficie de 8562 km2 (un peu moins de la moitié du lac Ontario…), comprenant le lac Wiñaymarka qui représente à lui seul 1470 km2.

Et c’est ce lac qui nous intéresse en raison de son influence sur la vallée de Tiwanaku.

Sa petite taille – et son lien étroit avec le grand lac Titicaca – rend son niveau plus sensible aux fluctuations du climat. Les changements seront d’autant plus visibles chez les diatomées…

Pendant les périodes sèches des derniers millénaires, la communication entre le lac principal et Wiñaymarka a été réduite, voire interrompue.

Durant ces périodes, l’évaporation fait baisser le niveau du bassin et fait augmenter la salinité du lac.

Dans les cas extrêmes, le lac aurait pu s’évaporer complètement et laisser place à un immense plateau salé. Bien que cela ne se soit pas produit au lac Titicaca, un autre lac immense se trouvant sur les hauts plateaux de Bolivie a subi ce sort: l’actuel Salar de Uyuni. Parfaitement visible sur la photo ci-dessous comme une étendue blanche au sud du Titicaca.

Les variations climatiques et leurs effets sur le niveau du Titicaca sont un puissant moteur de l’évolution des diatomées.

Par exemple, différentes périodes climatiques – au cours des 400 000 dernières années – ont été mises en relation avec les changements de taille d’une espèce endémique et actuellement dominante : Cyclostephanos andinus.

(Image: geog.ucl.ac.uk).

Pour reconstituer les périodes climatiques (4000 ans) dans le Wiñaymarka des échantillons de sédiments ont été prélevés (jusqu’à environ 40 m de profondeur) et les fossiles de diatomées ont été répartis en 5 groupes écologiques:

  • 1>Planctoniques d’eau douce: vivant dans la colonne d’eau à des salinités faibles. (Cyclostephanos andinus, Discostella stelligera et Fragilaria crotonensis).
  • 2>Planctoniques halotolérantes: pouvant vivre dans l’eau douce ou modérément salée (Cyclotella meneghiniana).
  • 3>Benthiques: habitant les substrats éclairés dans les eaux peu profondes. (p.ej. Nitzschia denticulata et Epithemia spp.).
  • 4>Epiphytes: poussant attachés aux plantes (Cocconeis spp.).
  • 5>Salines: ayant besoin de salinités supérieures à 2g L-1 pour survivre (Chaetoceros sp., Fragilaria zelleri).

Tout ceci est un exemple de la façon dont la « science fondamentale » (dans ce cas, la taxonomie et l’écologie des diatomées) peut contribuer à d’autres types d’études, en l’occurrence ici des études anthropologiques.

Évolution des 5 principaux groupes de diatomées au cours des 4000 dernières années dans le lac Wyñaymarka. Auteur: Bruno et al. (2021), modifié de Weide et al. (2017). Source: Researchgate

La méthode est qualitative, mais permet d’estimer les changements de niveau du lac et de les mettre en relation avec d’autres indicateurs archéologiques (plantes, animaux et archives géologiques).

En période sèche, le Wiñaymarka était moins profond et la population de microalgues était dominée par des diatomées épiphytes et benthiques. Lorsque son bassin a été encore plus réduit et isolé du bassin principal, la salinité a augmenté et a favorisé les diatomées salines.

Au contraire, lorsque les niveaux d’eau ont remonté, les espèces halotolérantes ont occupé cette niche de salinités intermédiaires et d’eaux plus profondes. Enfin lorsque les niveaux d’eau ont atteint les niveaux actuels, les espèces d’eau douce ont dominé.

Finalmente, si el nivel sube a valores como los actuales lo que predominan son especies de agua dulce.

Les résultats ont été très révélateurs et ont mis en évidence les changements suivants. Le Wiñaymarka a oscillé entre des niveaux bas et des salinités modérées depuis le début de la série historique (4000 av. J.-C.) jusqu’à 700 av. J.-C. Pendant ces siècles, le climat a varié, mais les diatomées d’eau douce sont restées minoritaires…

Depuis, les diatomées d’eau douce ont renforcé leur présence. Cette augmentation ne se produit que lorsque le Wiñaymarka atteint son niveau maximum et déborde par la rivière Desaguadero.

Cette première augmentation a semblé ralentir vers 1120, soit à la fin de la civilisation Tiwanaku. Une nouvelle augmentation – 150 ans plus tard – l’a amené jusqu’aux niveaux actuels.

Ainsi, le Wiñaymarka atteint pour la première fois des dimensions comparables à celles présentes au milieu de la période Tiwanaku. Alors que pendant les siècles précédents, il était toujours à des niveaux inférieurs.

Les diatomées nous apprennent que les Tiwanaku ont connu des climats secs (avec des sécheresses modérées) et des climats humides similaires à ceux d’aujourd’hui. Sa disparition n’a coïncidé avec aucune sécheresse catastrophique.

Cela confirmerait l’hypothèse selon laquelle les problèmes politiques et sociaux (et non climatiques) seraient la principale raison de la disparition de la civilisation de Tiwanaku.

Pourtant la sécheresse prolongée a existé. Les diatomées et les marqueurs géologiques coïncident et semblent indiquer une grande sécheresse après la civilisation Tiwanaku (vers 1200).

Bergère et troupeau de moutons et de lamas sur le Titicaca. Source: alamy

La conclusion de ces études est qu’aucune relation directe n’a pu être établie entre les oscillations du lac et les changements socio-culturels de ses habitants dans le passé.

La région a subi des variations climatiques continues et chaque période archéologique a comporté des conditions sèches et humides.

Mais les différentes civilisations du Titicaca se sont adaptées à ces variations en maintenant une occupation et une utilisation constantes de cette zone pendant des milliers d’années.

Les populations indigènes d’aujourd’hui appliquent leur connaissance des cycles de pluie et du niveau des lacs pour gérer les ressources naturelles.

Références:

  • Bruno M.C. et col. The Rise and Fall of Wiñaymarka: Rethinking Cultural and Environmental Interactions in the Southern Basin of Lake Titicaca. Human Ecol. 49(2): 131-145 (2021).
  • Spanbaeur T.L. et col. Punctuated changes in the morphology of an endemic diatom from Lake Titicaca. Paleobiol. 44(1):88-100. (2018).
  • TRÓPICO. Libro de Viaje – Lago Titicaca (entre cultura y naturaleza). TRÓPICO – Red Lagos Vivos de América Latina y el Caribe. Banco Interamericano de Desarrollo?. 207 pp. (2011).
  • Weide D.M. et col. A ~6000 yr diatom record of mid-to late Holocene fluctuations in the level of Lago Wiñaymarca, Lake Titicaca (Peru/Bolivia). Quat. Res. 88(2):179-192 (2017).

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 « Yves 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

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).

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).