Pays Bas

La plastisphère avec Linda Amaral-Zettler et Erik Zettler : programme 2017

Né du plastique, la plastisphère est un des écosystèmes les plus récent de notre planète qui menace les mers et les océans.

Cette recherche sera menée en partenariat avec les biologistes Linda Amaral-Zettler et  Erik Zettler (NIOZ-Royal Netherlands Institute for Sea Research) qui ont découvert la présence de bactéries du genre Vibrio sur des microplastiques dans l’océan Atlantique.  Ils ont inventé le nom anglais « Plastisphère » pour décrire ces nouveaux habitats pélagiques et les communautés de micro-organismes qui les habitent. Ce travail implique l’extraction de l’ADN et de l’ARN bactérien.

L’invasion biologique et bactériologique des déchets plastiques colonisés par des communautés de bactéries potentiellement dangereuses pour l’écosystème marin et pathogènes pour l’homme devient un phénomène inquiétant.

Photo : Erik Zettler. Des bactéries sur un fragment de déchet plastique collecté Atlantique nord et recouvert de diatomées de forme ovales et de minuscules tiges bactériennes en filament

Linda Amaral-Zettler (Ph.D. Institut de Technologie du Massachusetts / Woods Hole Oceanographic Institution, USA)

et Erik Zettler (Ph.D. Université Autonome de Madrid, Espagne)

sont des scientifiques spécialistes en microbiologie qui travaillent depuis de nombreuses années sur les communautés bactériennes de la « Plastisphère » et d’autres supports environnementaux.

Ensemble, ils ont navigué sur plus de 50 expéditions de recherche et travaillé sur des sites de terrain à travers le monde.

Cette « plastisphère » se transforme en « récif microbien » distincts des autres communautés biologiques environnantes et selon Erik Zettler, trente minutes après son arrivée en mer, un déchet plastique est colonisé, et s’il flotte dans une ferme d’aquaculture, il a la possibilité de la contaminer.
Ces deux chercheurs, ont découvert que toute une faune de microorganismes vivent directement sur les déchets plastiques flottants et s’en nourrissent. Ils sont à l’origine du terme de cette « plastisphère » qui  se transforme en « récifs microbiens » distincts des autres communautés biologiques environnantes.  Selon Erik Zettler, trente minutes après son arrivée en mer, un déchet plastique est colonisé, et s’il flotte dans une ferme d’aquaculture, il a la possibilité de la contaminer.

Erik Zetler : Bouée de mousse expansée en polystyrène collectée à la dérive dans au centre de l' Atlantique Nord, recouvert d'organismes dont des microbes, des algues et invertébrés (bernacles).

Composé par des macrodéchets et des microplastiques (fragments d’une taille < 5 mm) et colonisé par les communautés microbiennes qui y vivent dessus, ce nouvel habitat joue un rôle clé dans l’agrégation et le transport de produits chimiques toxiques et de micro-organismes potentiellement envahissants dans les écosystèmes marins et pathogènes pour l’homme.
L’inquiétude est de savoir jusqu’où la contamination des déchets plastiques peut s’infiltrer dans la chaîne alimentaire. La bactérie qui inquiète le plus, est celle du genre « vibrio » qui est déjà présente dans l’océan et dont la plus connue est celle qui est vectrice du choléra et d’autres maladies gastro-intestinales chez l’humain. Ce qu’ont constaté les chercheurs, c’est que cette bactérie a le potentiel de se reproduire en grande quantité et de s’attaquer également au système digestif des poissons.

Photo : Erik Zettler/Marine Biological Laboratory – vue au microscope électronique de colonies de la bactérie Vibrio sur un déchet de plastique océanique.

“Ces minuscules déchets plastique qui envahissent les océans et les mers du monde représentent un enjeu majeur pour la recherche et il est urgent d’enquêter sur les dégâts qu’ils sont susceptibles de provoquer sur l’écosystème marin et chez les humains.”

Programme scientifique 2017 :
Un des objectifs principaux d’Expédition MED 2017 est le recensement des espèces de micro-organismes qui vivent sur les fragments de déchets plastiques dans la Méditerranée et la compréhension du rôle des microplastiques dans leurs capacités d’agrégation et de transport d’espèces. Une étude sur la Plastisphère menée en 2003 dans l’océan Atlantique par Erik Zettler et Linda Amaral-Zettler, a montré la capacité des microplastiques d’agréger sur leur surface des nombreux individus d’espèces différentes qui vivent normalement dans les eaux libres et n’arrivant jamais à des fortes concentrations.
Parmi eux, des bactéries du genre Vibrio, (le même genre que celui vecteur du choléra), qui nécessitent un nombre minimum de cellules pour infecter un hôte et exprimer leurs gènes pathogènes. Pour étudier la Plastisphère, des protocoles standardisés seront utilisés pour l’échantillonnage des microplastiques et des masses d’eau de mer. Les échantillons de macroplastiques seront utilisés pour la caractérisation des communautés de micro-organismes constituant les biofilms à la surface des fragments de plastique et pour l’étude quantitative et chimique des microplastiques. Ce travail implique l’extraction de l’ADN et de l’ARN, ainsi ques des analyses au microscope à balayage électronique. Ces échantillons permettront aussi une comparaison avec les communautés microbiennes étudiées dans d’autres bassins, et contribueront à une meilleure compréhension de la structure et du fonctionnement des communautés de la Plastisphère.
En 2010, suite à la première campagne d’Expédition MED, nous avions estimé à 250 MILLIARDS, la quantité de microplastiques flottant en Méditerranée, autant d’embarcations potentielles pour les bactéries. Accrochés à ces microplastiques, ces bactéries  peuvent parcourir de longues distances et rester bien plus longtemps en mer que les autres déchets naturels et bio­dégradables qui flottent à la surface, comme le bois, le coquillage, les algues, les plumes….

France

Laboratoire d’Ingénierie des MATériaux de Bretagne (LIMAT B)

Le LIMATB est actuellement la plus grosse structure d’ingénierie des matériaux en Bretagne. Fort de ses 150 personnes (enseignants-chercheurs, ingénieurs, doctorants, personnels techniques et administratifs), les activités du LIMATB s’organisent autour de 2 axes de recherches transversaux :
•    Approches multi-échelles du comportement des matériaux hétérogènes,
•    Matériaux, procédés et développement durable.
Le projet du LIMATB est de concilier le développement industriel et technologique avec le développement durable. L’éco-conception des matériaux, les économies d’énergie dans les procédés de fabrication et dans les phases d’usage ainsi que l’amélioration des méthodes de simulation numérique (procédés de mise en forme, comportement sous sollicitations sévères, procédés énergétiques) sont au cœur de ce projet. Il s’agit de développer plus particulièrement les axes comme la recyclabilité des matériaux employés, les matériaux biosourcés et biodégradables ou bien les nouveaux matériaux (métalliques, polymères, composites, bétons, etc.). Plus d’infos

Collectif d’étude sur les insectes et la pollution plastique

Rôle des déchets plastiques dans la dispersion des insectes avec la poursuite du programme biodiversité, santé et environnement sur l’inventaire des insectes et du plancton volant en mer pour identifier les espèces exotiques envahissantes avec également l’étude de pollens voyageurs.

Comparativement à leur nombre sur terre (1 million) très peu d’espèces d’insectes (elles appartiennent essentiellement aux ordres des Coléoptères, Diptères et Hémiptères) vivent  (effectuent un développement complet) à la surface de l’eau de mer ou dans l’eau immédiatement sous la surface. Les causes en sont complexes et liées à des facteurs biologiques, physiques et chimiques.

Beaucoup, par contre, peuvent être observées, volant au-dessus de l’eau ou  flottant sur l’eau. Ce sont soit des espèces de passage, certaines (peu) réellement migratrices soit des espèces (de loin les plus nombreuses) que l’on  pourrait qualifier de « touristes » et qui peuvent se retrouver piégées et se noyer après s’être plus ou moins égarées (pour diverses raisons bien connues) à distance des rivages, parfois assez loin de ceux-ci.

Il semblerait que des espèces profitent d’éléments de la pollution actuelle particulièrement importants comme par exemple les particules plastiques qu’elles utilisent comme support de pontes ou comme « bouées ». Ainsi il est possible que ces particules, ainsi que bien d’autres (bois, matériaux divers de toutes natures) puissent permettent le maintien en vie, la dispersion ou la dissémination, voire le développement de certaines espèces. Ces espèces représentent un risque, de modification des écosystèmes marins et surtout terrestres avec des perturbations des équilibres, déjà fragilisés, existants. Par ailleurs certaines espèces menaçantes d’intérêt médical, vétérinaire ou agronomique pourraient être introduites, par ce biais, dans des continents ou régions non originelles, avec des conséquences économiques et sociétales importantes

Les «invasions biologiques» interrogent en effet la science et constituent une question de société qui concerne gestionnaires, scientifiques, collectivités et toutes les parties prenantes. Il semblerait que des espèces profitent de ces déchets plastiques flottants comme support de pontes ou comme « bouées » et permettent le maintien en vie, la dispersion ou la dissémination, voire le développement de certaines espèces. Ces espèces représentent un risque, de modification des écosystèmes marins et surtout terrestres avec des perturbations des équilibres, déjà fragilisés existants. Par ailleurs certaines espèces menaçantes d’intérêt médical, vétérinaire ou agronomique pourraient être introduites, par ce biais, dans des continents ou régions non originelles, avec des conséquences économiques et sociétales importantes. Il nous est donc paru nécessaire d’ajouter à l’étude de la pollution plastique de la Méditerranée un inventaire de ces populations d’insectes (ou éventuellement d’autres arthropodes rencontrés) pouvant vivre ou séjourner ainsi à la surface des eaux à distance des rivages et d’en apprécier l’évolution par rapport aux connaissances acquises qui sont très fragmentaires à ce jour,  pour ce domaine récent et particulier. Les espèces exotiques envahissantes constituent la troisième cause d’érosion de la biodiversité à l’échelle mondiale. Par leurs multiples impacts, elles menacent les espèces indigènes, les habitats naturels et les services rendus par les écosystèmes, mais également les activités économiques et la santé humaine. La France n’échappe pas à ce phénomène et les exemples d’invasions sont nombreux, en métropole comme en outre-mer, et dans tous les types d’écosystèmes terrestres, d’eaux douces ou marines. Pour l’Europe continentale, par exemple, les coûts générés par la lutte et la réparation des dégâts causés par les invasions biologiques ont été estimés à 12,5 milliards d’euros par an.
En 2016 la campagne d’Expédition MED a récoltée plusieurs exemplaires de la punaise diabolique, “Halyomorpha halys”, au large de Nice et à particulièrement retenu l’attention des chercheurs. Suivie et très surveillée comme insectes à risques par l’INPN, (Inventaire National du Patrimoine Naturel),  cette espèce d’origine asiatique est connue comme un ravageur extrêmement polyphage de nombre de plantes et également allergisante dans ses régions d’origine.  Plusieurs coccinelles asiatiques, Harmonia axyridis, ont été également recueillies en 2015. Ces insectes, originaires de Chine, importées pour leur efficacité particulière dans la lutte biologique contre les pucerons, posent maintenant des problèmes importants sur le plan allergologique.

Espèces invasives

La punaise diabolique, Halyomorpha halys, suivie par l’INPN a été trouvée en plusieurs exemplaires au large de Nice a particulièrement retenu l’attention. Cette espèce d’origine asiatique étant connue comme un ravageur extrêmement polyphage de nombre de plantes et allergisante dans ses régions d’origine.  Plusieurs coccinelles asiatiques, Harmonia axyridis, ont été également recueillies. Ces insectes, originaires de Chine, importées pour leur efficacité particulière dans la lutte biologique contre les pucerons, posent maintenant des problèmes importants sur le plan allergologique.

Il nous est donc important d’ajouter à l’étude de la pollution plastique de la Méditerranée un inventaire de ces populations d’insectes (ou éventuellement d’autres arthropodes rencontrés) pouvant vivre ou séjourner ainsi à la surface des eaux à distance des rivages et d’en apprécier l’évolution par rapport aux connaissances acquises qui sont très fragmentaires à ce jour,  pour ce domaine récent et particulier).

Partenaires scientifiques du programme insectes et plancton volant

Coordinateur du programme : Jean-Louis Brunet,
JLBA Médical,
Lyon, France : Médecin

Bruno Michel, Henri-Pierre Aberlenc, CIRAD, Montpellier, FranceCédric Audibert, Muséum d’Histoire Naturelle de Lyon, France: EntomologieFrançois Dussoulier Muséum d’Histoire Naturelle de Toulon, France: EntomologieYvon Perrin, IRD – Institut pour la Recherche et Développement de Montpellier, France: Entomologie

logo Jean Louis Brunet jlbam logo_ciradlogo-ird

 

 

 

 

Observatoire Océanologique de Villefranche-sur-Mer

 Maria Louiza Pedrotti et Gabriel Gorsky – (OOV – Villefranche-sur-Mer, CNRS) : www.obs-vlfr.fr

L’Observatoire de Villefranche-sur-Mer représente un lien unique de pluridisciplinarité avec 2 laboratoires reconnus par le CNRS dédié à la biologie cellulaire, à l’océanologie pélagique, biologique, biochimique, physique et chimique. Un doublage de certains points s’avère nécessaire pour surveiller l’évolution des quantités de plastique à la surface, tout spécialement dans le courant liguro-provençal. Une prise de mesure plus détaillée de la côte sud-ouest italienne, notamment de la région de Calabre sera effectuée. Des mesures en pleine mer seront portées au centre de la mer Tyrrhénienne, et au centre de son gyre permanent. Il s’agira de vérifier si ces zones de haute mer sont également des zones d’accumulation des microplastiques.
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Université Aix Marseille

Université Aix Marseille  Logo Labo P Wong

 

Le Laboratoire de Chimie de l’Environnement (LCE) est une unité de recherche qui dépend de l’Université Aix-Marseille et du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).

Les activités scientifiques menées au LCE couvrent des thèmes de recherche à caractère fondamental et appliqué dans les trois compartiments de l’environnement, atmosphère, eau et sol, et répondent à des attentes sociétales comme les problèmes de la qualité chimique de l’environnement et de gestion des écosystèmes naturels et anthropisés. Le LCE, composé de 55 scientifiques dont 33 membres permanents, se découpe suivant trois équipes dont l’équipe MicroPolluants Organiques (MPO) impliquée dans ce projet.

Laboratoire Chimie de l’Environnement

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Le Cnam Intechmer

Logo Cnam Intechmer

 

 

Institut de formation et de recherche en sciences et techniques de la mer.

Déchets plastique dans les sédiments : circulation de fond

Anne  Murat et Yan Mear : (Cnam INTECHMER – Cherbourg)
Les fleuves transportent probablement une grande quantité de déchets plastiques provenant de tout le bassin versant. Certains flottent à la surface et d’autres voyagent sur le fond, avec les sédiments. Des premiers prélèvements dans le prodelta du Rhône seront effectués afin de déterminer les facteurs prépondérants de la circulation des microplastiques de fond. Ces prélèvements nous informeront de leur éventuelle présence et par la même de leur origine fluviale.

Biofilm sur les déchets plastiques flottants :
Une bonne chose ou pas ?

Martine Bertrand : (Cnam INTECHMER – Cherbourg)

Du plastique immergé dans l’eau de mer est systématiquement colonisé par des organismes. Les bactéries sont les premières à se « coller », puis viennent les algues, puis les animaux. Plus la durée d’immersion est longue, et plus le biofilm vivant est épais. Les plastiques flottants hébergent des espèces dérivant à leur contact. Les plastiques flottants récoltés en Méditerranée par Expéditions MED 2015 seront caractérisés quant à leur biodiversité par le Cnam-Intechmer. Une étude préliminaire sur des échantillons récoltés en 2014 a révélé la présence d’espèces capables de s’adapter en milieu extrême, comme des bactéries typiques d’un milieu pollué en soufre ou des microalgues capables de se développer sous intensités lumineuses fortes. Les mini-radeaux que constituent les plastiques colonisés par le vivant pourraient disséminer les espèces transportées.
Une bonne chose ou pas ?
Attention aux espèces invasives ou pathogènes !
Du côté des espoirs, nous avons celui de trouver une ou plusieurs espèces capable(s) de dégrader le plastique.

Belgique

Université de Liège / Stareso

Université de Liège / Stareso
Jean Henri HECQ
http://www.ulg.ac.be/cms/c_5000/accueil
http://www.stareso.com

Les Sciences Marines ont toujours été un domaine de recherches privilégié à l’Université de Liège. Rattaché au Département des Sciences et Gestion de l’Environnement, le Laboratoire d’Océanologie a participé depuis 30 ans à de nombreux programmes de recherche tant nationaux qu’internationaux dans les divers océans du globe, de la Mer de Norvège à l’Antarctique, du Golfe de Gascogne aux atolls du Pacifique. Il a acquis un savoir-faire reconnu dans différents domaines comme la dynamique des populations planctoniques, la reconstruction des chaînes alimentaires, l’étude des herbiers sous-marins de phanérogames, et l’écotoxicologie des métaux sur les oiseaux et mammifères marins. Le laboratoire intervient également dans les programmes développés par la Station de Recherches Sous-Marines et Océanographiques (STARESO) de Calvi en Corse.

Allemagne

Université Publique de Berlin – Laboratoire de Géochimie organique

Dr Mathias Ricking
http://www.fu-berlin.de/

La collaboration entre l’Université Publique de Berlin et l’Expédition MED porte sur la mesure des polluants organiques persistants (POPs) fixes aux microfragments de plastique. Ces polluants posent de nombreux problèmes sanitaires et écologiques car ils ont la propriété d’être des perturbateurs des systèmes hormonaux des animaux (y compris l’Homme), avec comme consequences la baisse des capacités de reproduction et des facultés immunitaires. Les POPs cmprennent des pesticides (DDT, Lindane…) et des PCB entre autres. L’analyse portera également sur les éventuels traceurs moléculaires presents à la surface des plastiques qui pourraient permettre de determiner l’origine géographique des plastiques.

L’équipe du laboratoire de Géochimie organique est impliquée depuis plus de 10 ans dans des programmes de suivis environnementaux (ESB et BFR / REACh).

Etats-Unis

Algalita / 5 GYRES

www.algalita.org

http://www.5gyres.org/

L’AMRF a été créée par Charles Moore, le navigateur qui a permis la médiatisation du « Great Pacific Garbage Patch », l’accumulation des déchets dans le grand gyre du Pacifique Nord. Depuis plus de dix ans, cette fondation scientifique travaille sur la question des déchets en mer et plus particulièrement autour de l’émergence de “ soupes détritiques ” dans les océans. L’AMRF, à travers le soutien du Dr. Markus Eriksen, soutient l’Expédition M.E.D, en fournissant le matériel d’échantillonnage du plancton (le « manta trawl ») et certains protocoles utilisés par la fondation. Cette coopération s’inscrit dans les objectifs principaux de l’expédition: il s’agit de pouvoir partager avec l’ensemble de la communauté scientifique des données concernant l’apparition de ces zones d’agglomération détritique en pleine mer.