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Les PFAS, ou polluants éternels, se retrouvent jusque dans nos corps où ils sont, entre autres, des perturbateurs endocriniens. Le degré de contamination et son impact sur les oiseaux marins sont au cœur d’une série d’expéditions scientifiques.

Mousses anti-incendie, vêtements imperméables, poêles antiadhésives, emballages alimentaires, cosmétiques, électronique, placage des métaux et pesticides, les substances poly- et perfluoroalkyles (PFAS) connaissent une multitude d’applications. Ces composés, aussi appelés polluants éternels, sont cependant toxiques et se « biodégradent » extrêmement lentement, voire pas du tout. Les PFAS peuvent ainsi causer, chez l’humain comme chez les modèles de laboratoire, des cancers, affaiblir le système immunitaire et perturber le système endocrinien.

Les polluants éternels, qui représentent des dizaines de milliers de composés différents, tendent en plus à se disséminer dans l’environnement, y compris loin des centres urbains, et à s’accumuler dans la chaîne alimentaire. Le degré d’exposition et les conséquences sur les animaux sauvages restent cependant encore mal connus.

C’est là qu’intervient Olivier Chastel, directeur de recherches CNRS et directeur adjoint du Centre d’études biologiques de Chizé1 (CEBC). Au sein de l’équipe ÉCOPHY, il travaille en écotoxicologie et en écophysiologie de la faune sauvage, avec un accent sur les oiseaux marins et les zones polaires.

Du Nord au Sud

« J’ai lancé le projet ToxSeabird sur les oiseaux marins, car ce sont, en tant que prédateurs supérieurs, des bio-indicateurs pertinents de la pollution marine, explique Olivier Chastel. ToxSeabird s’est étendu un peu partout dans les territoires français métropolitains et d’outre-mer, allant de la terre Adélie à Saint-Pierre-et-Miquelon en passant par la Guyane. Nous avons ainsi couvert des zones antarctiques, subantarctiques, subtropicales, tropicales, tempérées et subarctiques. »

 Petits pingouins guillemots de Troïl et macareux moines, à Saint-Pierre-et-Miquelon . Photo © Christophe Barbraud

Il s’agit de documenter la présence de PFAS chez quarante espèces d’oiseaux marins et de comprendre leurs effets physiologiques sur ces animaux, y compris sur des impacts démographiques à long terme. Le suivi des individus bagués s’opère en effet sur le temps long, en connaissance de leur âge, de leur reproduction et de leur état de santé général.

Le projet ToxSeaBird vient ainsi compléter un suivi de vingt-cinq contaminants des oiseaux marins menés au Svalbard, dont Olivier Chastel est aussi responsable, avec le soutien de l’Institut polaire français et qui a reçu le label SEE-Life du CNRS, qui vise à pérenniser les suivis à long terme en écologie et en évolution. Les missions de terrain se sont faites avec le soutien de l’Institut polaire français et en lien avec divers parcs nationaux, réserves naturelles et associations.

Un travail d’équipe

La présence de PFAS se détecte à partir de prises de sang, de prélèvement dans des œufs et dans les proies que les oiseaux régurgitent. Ces échantillons ont été analysés au laboratoire Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux2 ( (EPOC). Une trentaine de PFAS ont été scrutés, allant de polluants dits classiques, synthétisés dès les années 1940, à des composés émergents plus difficiles à détecter.

Une équipe du laboratoire Littoral, environnement et sociétés3 (LIENSs) a étudié quant à elle, grâce aux rapports isotopiques dans les proies, le rôle de l’alimentation dans la contamination des animaux. D’autres travaux ont été menés dans le projet ToxSeabird à l’aide de scientifiques du laboratoire Physiologie moléculaire et adaptation4 (PhyMA) et de l’Institut pluridisciplinaire Hubert CURIEN5 (IPHC).

« Au CEBC, nous sommes spécialisés dans le dosage des hormones et les perturbations du système endocrinien, décrit Olivier Chastel. Les oiseaux s’exposent principalement aux PFAS par leur alimentation et par bioaccumulation. On retrouve en effet une petite concentration de polluants dans le plancton, puis un peu plus dans les créatures qui les mangent, puis encore plus dans les poissons prédateurs et, enfin, dans les oiseaux marins. Cela se produit même dans des zones éloignées des lieux de production et de consommation des PFAS. Ces composés voyagent beaucoup, que ce soit par l’atmosphère ou les courants marins, sans compter l’impact de la migration de certaines espèces, capables de couvrir des milliers de kilomètres. Leurs déjections et la prédation contribuent à transporter ces polluants éternels jusque dans des lieux reculés. »

Des différences régionales

Le projet doit encore durer un an et il reste des résultats à publier, mais de premières conclusions ont déjà émergé. Olivier Chastel et son équipe ont ainsi observé que la concentration en PFAS dans les oiseaux marins était la plus forte au niveau de Saint-Pierre-et-Miquelon, et la plus faible en Antarctique. En France métropolitaine, la contamination dépend des espèces, avec des taux les plus élevés chez les oiseaux fortement piscivores et s’alimentant au large, tels le puffin de Scopoli en Corse, le fou de Bassan en Bretagne et la mouette tridactyle dans les Hauts-de-France.

 Albatros à sourcils noirs, à Kerguelen. Photo © Prescillia Lemesle

« En regardant la proportion des isomères d’un PFAS, c’est-à-dire des molécules qui ont la même formule brute, cela nous renseigne sur l’historique de la contamination, précise Olivier Chastel. La contamination semble ainsi ancienne en Méditerranée qu’en Atlantique, possiblement à cause de la vallée du Rhône où l’on retrouve historiquement une forte industrie chimique. »

Ces travaux ont également montré que les PFAS jouent sur les hormones des oiseaux et sont des perturbateurs endocriniens. Même si les effets ne sont pas mortels en soi, cela affecte aussi le stress oxydant6 et le métabolisme. Les mâles les plus contaminés présentent un fort taux de spermatozoïdes anormaux, ce qui était déjà connu chez l’humain, mais n’avait pas encore été constaté dans la faune sauvage. Les PFAS impactent de plus la coloration des oiseaux.

 Capture d'un mâle frégate, en Guyane. Photo © Roger le Guen

Des modifications jusque dans les chromosomes

« Avec nos collègues de Strasbourg, nous avons constaté des effets assez surprenants sur les télomères, qui sont des bouts non codants sur les chromosomes, poursuit Olivier Chastel. On ne sait pas vraiment pourquoi, mais les télomères sont parfois allongés et semblent favoriser la prolifération cellulaire. Mais de manière contre-intuitive, les oiseaux les plus contaminés ont un meilleur taux de survie. C’est peut-être dû au fait que, comme ils ont du mal à se reproduire, ils ont moins besoin de dépenser de l’énergie à couver et alimenter des petits. »

Les scientifiques ont également étudié les schémas de contamination, c’est-à-dire comment les animaux ont été exposés. Grâce à de petites balises qui permettent de suivre les mouvements des oiseaux marins pendant la nidification et au cours de la migration, les chercheurs ont montré qu’à niveau trophique7 équivalent, l’utilisation de certains habitats marins, favorisait la contamination par les PFAS. 

 Capture de skuas antarctiques. Photo © Jimmy Alain

En plus de terminer la publication de ses travaux, l’équipe compte à présent les compléter en étudiant les effets des PFAS sur le cerveau et les embryons de goélands. De quoi contribuer à encore mieux connaître l’étendue des dégâts causés par les polluants éternels.

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Ces recherches ont été financées en tout ou partie par l’Agence nationale de la recherche (ANR) au titre du projet « Présence et toxicité des substances perfluoroalkylées (PFAS) historiques et émergentes chez les oiseaux de mer : une étude à grande échelle en France métropolitaine et outre-mer – ToxSeaBird ». Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projets Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique Technique et Industrielle.