PACIMER - Variations spatiales des concentrations en mercure dans les réseaux trophiques de l'Océan Pacifique Sud

Les fortes concentrations en methylmercure (MeHg) mesurées sur de plus en plus d'espèces marines sont une préoccupation de santé publique mondiale. Les sources de mercure sont à la fois naturelles et anthropiques mais leurs contributions relatives sont encore très mal connues, tout comme les mécanismes naturels à l'origine de la formation de cette neurotoxine dans les océans.

> Action GOPS 2012

Mots-clés : Invertébré, Lagon, Mercure, Océan, Poisson

Porteur de projet: Anne Lorrain, IRD UMR LEMAR

 

Budget : 5 000 euros

Zone géographique : Pacifique Sud-Ouest

Objectifs scientifiques :
- Quels sont les effets de la position trophique sur les concentrations en MeHg des différents organismes étudiés (des invertébrés aux prédateurs supérieurs) ?
- Y a-t-il des différences entre milieu côtier et hauturier pour un même niveau trophique à l'échelle de la Calédonie ?
- Quel est le rôle de l'activité volcanique de l'arc des Tonga et Vanuatu et de la courantologie sur les concentrations en MeHg des prédateurs supérieurs à l'échelle du Pacifique sud ?

Pacifique Sud-Ouest :
Des variations significatives sont observées selon la taille des individus. Cela traduit les effets de bioaccumulation du mercure dans les réseaux trophiques pélagiques. L'effet taille ajusté, des variations corrigées de concentration en mercure total sont observées, avec de plus fortes valeurs à l'ouest des arcs insulaires actifs (arc des Tonga, Figure).

De fortes variations sont également observées avec la profondeur, les espèces s'alimentant en profondeur (espadon, thon obèse) accumulant davantage de méthylmercure que les thons s'alimentant en surface (i.e., dans les 200 premiers mètres de la colonne d'eau, thon jaune, thon blanc).

 

Histogramme + thon

Figure. Variations des concentrations en mercure total (HgT, μg/g poids sec) pour le thon obèse (BET), selon la zone (American Samoa, Fiji, Nouvelle-Calédonie, Polynésie Française et Tonga). © Anne Lorrain & David Point

Lagon de Nouvelle-Calédonie :
De fortes variations de concentrations en mercure total dans les muscles de palourdes (Anadara antiquata) ont été observées suivant les zones dans le lagon de Nouméa, dénotant du panache d'influence décroissant de la Dumbéa de l'ilot N'Dié jusqu'au Méridien à l'Anse Vata. Les palourdes semblent donc être de bons indicateurs locaux de pollution métallique, pollution qui n'est pas en lien direct avec la pollution azotée.

Au niveau du récif, l'analyse du mercure dans différentes espèces de poissons indique que leur régime alimentaire (herbivore, piscivore, carnivore) semble être le principal facteur contrôlant la concentration en mercure accumulée dans la chaine alimentaire de cet écosystème. L'analyse en cours de spéciation du mercure dans ces échantillons devrait permettre de mieux classer le niveau de contamination des différentes espèces du récif vis à vis des valeurs recommandées pour la consommation.

Bilan scientifique :

Les données générées dans ce travail représentent un état des lieux des concentrations en mercure dans les réseaux trophiques pélagiques, côtiers et dans la zone du lagon de Nouvelle-Calédonie. Les larges gammes de taille des organismes étudiés permettent de statuer précisément sur les niveaux de contamination en mercure pour différentes espèces selon leur taille. Les analyses de spéciation ont montré que plus de 95 % du mercure total (HgT) chez les grands pélagiques était composé de méthylmercure, la forme neurotoxique du Hg. Un taux similaire est également observé chez les poissons côtiers piscivores et carnivores. En revanche, pour les bivalves positionnés plus bas dans la chaîne alimentaire, ce pourcentage est nettement inférieur (15 %). Au niveau du système hauturier, les résultats montrent des concentrations relativement élevées dans les grands poissons pélagiques (thons, espadons, marlins) avec des valeurs plus fortes au sud de l'équateur, à des latitudes proches de 20°S. Les quantités de thon jaune devant être consommées par les populations des pays et états insulaires du Pacifique pour remédier aux problèmes d'obésité et de diabète, ne présentent toutefois pas de problème en rapport avec leurs concentrations de méthylmercure pour des tailles inférieures à 120 cm (Bell et al. 2015, Marine Policy).

Les concentrations en mercure semblent liées à la profondeur de l'habitat des espèces considérées : les thons obèses et les espadons qui ont les taux les plus élevés sont capables de se nourrir à plus de 600 m de profondeur, alors que les thons jaunes restent inféodés à la couche de surface (200 m) et présentent ainsi les concentrations les plus faibles. Concernant les variations spatiales, les concentrations en HgT (normalisées à la taille) pour le thon obèse montrent un lien fort avec la latitude mais pas avec la longitude. Des valeurs significativement plus fortes sont ainsi observées au sud de l'équateur (gradient nord/sud), alors que les valeurs de HgT sont relativement constantes sur un gradient est-ouest. Les concentrations plus fortes en Hg observées au sud de l'équateur pourraient être liées à la position plus profonde de l'oxycline (900 m) comparée à sa position respective à l'équateur (200 m). La profondeur de l'habitat des pélagiques (en lien avec les concentrations en
oxygène) semble ainsi être un facteur clé de la contamination en méthylmercure pour les grands prédateurs. La longueur des chaînes trophiques peut aussi avoir un impact direct sur les concentrations observées dans les organismes car plus les chaînes sont longues, plus les contaminants seront bioaccumulés. Nous nous sommes ainsi attachés à déterminer la longueur de ces chaînes par l'analyse des isotopes stables du carbone et de l'azote et avons produit des cartes nommées isoscapes à l'échelle du Pacifique sud ouest pour chaque espèce considérée. Au niveau du lagon, l'utilisation des palourdes semble représenter un indicateur intéressant permettant de tracer l'impact anthropique et son panache d'influence. L'analyse de cette espèce, caractérisée par une position basse dans la chaîne alimentaire, la rend particulièrement intéressante pour des approches de monitoring. Au niveau du récif, l'analyse du mercure dans différentes espèces de poissons indique de façon claire que leur régime alimentaire (herbivore, piscivore, carnivore) semble être le principal facteur contrôlant la concentration en mercure accumulée dans la chaîne alimentaire de cet écosystème.

Perspectives :

Ce projet nous a permis de déposer un projet de plus grande ampleur au Fonds Pacifique fin 2012 et d'obtenir un financement de 75 keuros en 2013 entre le Fonds Pacifique et le Gouvernement de Nouvelle-Calédonie (collaborations IRD - LOCEANS, GET et LEMAR ; Secrétariat général de la Communauté du Pacifique - CPS ; Université de Nouvelle-Calédonie ; Institut Louis-Malardé Polynésie française ; University of South Pacific Fiji ; NIWA Nouvelle-Zélande) et 30 000 euros en 2014.

Ce projet Fonds Pacifique VACOPA permet d'analyser un plus grand nombre d'échantillons et de tenter de déconvoluer les effets tailles, espèces, niveau trophique et localité sur les concentrations en mercure et autres contaminants. Des analyses isotopiques du mercure δ200-202Hg et Δ199-201Hg sont également entreprises afin de statuer sur les origines du mercure dans les chaînes trophiques étudiées.

Une bourse de thèse a été obtenue via le Gouvernement de Nouvelle-Calédonie. Cette thèse en cotutelle entre l'UNC et l'IRD (co encadrement Y. Letourneur, A. Lorrain) a débuté en février 2014 : Variations des concentrations en mercure et autres éléments traces métalliques dans les réseaux trophiques marins de l'océan Pacifique Sud : état des lieux, caractérisation des sources et relations avec la dynamique trophique et physique du milieu.

Contacts et partenaires :
- Institut de Recherche pour le Développement (IRD), UMR LEMAR, Anne LorrainAnne.Lorrain@ird.fr
- IRD LOCEAN, Christophe Menkes
- IRD GET, David Point
- CPS, Valérie Allain, Simon Nicol

Référence :

Bell, J.D., Allain, V., Allison, E.H., Andréfouët, S., Andrew, N.L., Batty, M.J., Blanc, M., Dambacher, J.M., Hampton, J., Hanich, Q., Harley, S., Lorrain, A., McCoy, M., McTurk, N., Nicol, S., Pilling, G., Point, D., Sharp, M.K., Vivili P., and P. Williams. Diversifying the use of tuna to improve public health in Pacific Island countries and territories. Marine Policy. 2015. 51: 584-591.

A. Lorrain, D. Point, Houssard P., V. Allain, C. Menkes, J. L. E. Heimbürger, Masbou, J.E. Sonke Lagane C (2014) Isotopic composition of mercury in tuna from the South Pacific Ocean: a new tracer of foraging habitat ? The 8th International Conference on Applications of Stable Isotope Techniques to
Ecological Studies, Perth, Australie, 3-8 August. ORAL

D. Point, A. Lorrain, L. E. Heimbürger, C. Lagane, C. Menkes, J. Masbou, V. Allain, J. E. Sonke, M. Labatut, F. Lacan, C. Pradoux, C. Jeandel and G. Eldin. (2013) Methylmercury origin, accumulation and distribution in tuna and swordfish from the Southwestern Pacific Ocean. 11th international conference on mercury as a global pollutant, Edinburgh, Scotland, July 2013.

Lorrain A., 2013. Variations spatiales des concentrations en mercure dans les réseaux trophiques de l'océan Pacifique Sud (PACIMER). Rapport Final AAP GOPS 2012, 9 p.