Cette article scientifique a été réalisé par des étudiants en master en environnement et gestion du patrimoine naturel, seconde année, des campus de Diderot Education.
Cet article est présenté au Salon Terra Scientifica le samedi 23 mars 2024

Hétérogénéité des concentrations en microplastiques échantillonnés par les sciences participatives dans les eaux de surface du golfe de Gascogne et de la Manche

Agostinho Laëtitia, Alencon Amélie, Baranoff T., Bataillard M., Bariou A., Bouchet T., Cléré Diane, Depotter Justine, Desnoues L., Di Mascio Maxime, Frabolot Laura, Gubler T., Juan Kelly, Konlack L., Ratinet Lola, Zavagno Luca, Littaye A. Diderot Campus, Master 2 Environnement.

Résumé
Les études, de plus en plus nombreuses, ont révélé l’omniprésence des particules plastiques en milieu marin, tandis que des analyses éco toxicologiques ont commencé à prouver leurs impacts sur la santé des organismes. L’associations OceanEye développe un processus participatif de collecte et d’analyse d’échantillons d’eau de mer, dans le but de cartographier la concentration en microplastiques et d’alerter les pouvoirs publics comme les citoyens. Nous avons analysé les données recueillies par les participants d’OceanEye dont Objectif Sciences International, sur la zone du Golfe de Gascogne et de la Manche. La validité de ces données en comparaison d’études institutionnelles sur certains secteurs est discutée. Les hypothèses relatives à des concentrations élevées ont été recherchées, notamment le contexte hydrodynamique des secteurs incriminés. Les impacts sur les espèces et habitats ont été discutés au regard de la cartographie élaborée et de la littérature existante sur l’état de conservation faune et flore et les activités halieutiques.

Introduction
Dans un monde faisant face à une empreinte de l’Homme sur la nature toujours plus présente et impactante, le développement d’étude et de lutte contre les polluants tels que les plastiques est essentiel.
Ces éléments sont classés en catégories, les macro-plastiques d’une taille supérieure à 5 mm et les microplastiques, de taille comprise entre 5 mm et 330µm. Ce terme de microplastiques a été défini en 2004 par Thomson et al. dans leur rapport “Lost at sea : where is all the plastic ?” (1). Deux types de microplastiques sont distingués, les primaires et les secondaires (Andrady, 2011 ; Faure et De Alencastro, 2016), (2) (2b). Ces particules sont de même dimension que le microplancton qui constitue la base des chaînes trophiques de la majorité des écosystèmes marins ; elles sont ingérées et se retrouvent dans tous les niveaux trophiques (Boucher et al., 2017) (3).
Les études de plus en plus nombreuses, sur différentes zones océaniques, ont révélé l’omniprésence de cette pollution, tandis que des analyses éco toxicologiques ont commencé à prouver leurs impacts sur la santé des organismes marins. La dernière estimation a donné 57,8 × 104 tonnes de microplastiques dans les couches supérieures des océans, à l’échelle mondiale (Isobe et al., 2021)(4).
Depuis le début du 21^e siècle, les connaissances sur les impacts des microplastiques sont en constante évolution. Les estimations de quantités de microplastiques en milieu marin sont de plus en plus élevées et les méthodes d’investigation et leur domaine d’impact s’étendent, se standardisent et se perfectionnent.
Active depuis 2011, l’association OceanEye œuvre à l’étude des microplastiques dans les couches de surface océanique, par le biais d’un échantillonnage participatif (5). Le processus développé vise à étendre les mesures dans le temps et l’espace en faisant appel aux voiliers volontaires. Ce dispositif répond à deux préoccupations : D’un côté, les programmes internationaux ont besoin de données factuelles pour justifier la mise en place d’une gouvernance mondiale contraignante. D’un autre côté, de nombreux marins veulent investir leur temps et leur énergie pour la préservation des océans.
L’association Objectif Sciences International, OSI, partenaire d’OceanEye, s’est donnée comme mission d’échantillonner de façon récurrente, certains secteurs du Golfe de Gascogne et de la Manche Ouest (6). La perspective est double : observer l’évolution pluriannuelle et corréler les concentrations en microplastiques des eaux de surface avec d’autres observations réalisées au cours des campagnes, soit la mégafaune marine et les « gélatineux ». La présente étude a représenté une première analyse des données collectées sur ce secteur géographique, par OSI et d’autres bateaux partenaires d’OceanEye, utilisant le protocole standardisé de collecte.
Le Golfe de Gascogne et la Manche Ouest couvrent des zones naturelles d’intérêts écologiques, faunistiques et floristiques marins. La connaissance de la concentration en microplastiques est d’intérêt pour l’état écologique sur ce secteur, contraint d’un côté, par des courants importants (marées, panaches fluviaux, circulation océanique à grande échelle) et d’un autre côté, par une forte urbanisation de l’ensemble des côtes. Comment ces facteurs influent-ils sur la répartition et la concentration en microplastiques ? Un suivi participatif est-il pertinent ?
L’étude a montré la répartition des concentrations mesurées sur le secteur d’intérêt entre 2015 et 2023. Une analyse a tenté de corroborer les résultats aux connaissances hydrographiques et aux références existantes sur la zone concernée. Les impacts potentiels de cette pollution sont discutés à partir de la bibliographie et au regard des zones naturelles d’intérêts. Enfin, les limites de cette première analyse utilisant ce jeu de données, issu des sciences participatives, sont considérées ainsi que les perspectives.

Matériel et méthode
Le matériel d’échantillonnage en surface tend à se standardiser et utilise un filet traîné par le navire sur une distance déterminée (Pasquier et al., 2022)(7).
Par souci de réplicabilité et de comparaison des mesures, ce filet Manta a été retenu par OceanEye (fig.1).
A l’une des extrémités, l’armature métallique du filet garantit une ouverture constante. Cela permet de calculer le volume d’eau filtrée au cours de l’échantillonnage ; un débitmètre est fixé au milieu du cadre du filet.
Deux ailes équipées de flotteurs permettent de stabiliser l’engin en subsurface.
La chaussette est composée d’un filet de maille 330 µm, la taille minimale des particules dites microscopiques. Les éléments macroscopiques peuvent également être récoltés car il n’y a pas de filtre. Il est considéré que la capture d’alevins, de macro-planctons ou d’algues dérivantes doit être traitée car ces organismes peuvent contenir des microplastiques.
Le filet se termine par un collecteur démontable pour récupérer l’échantillon.

Les vagues et les courants dispersent les particules, dans les deux dimensions, horizontale et verticale. Pour limiter ce biais, l’échantillonnage dans des conditions de vent supérieur à 20 kt est exclu. De même, les vagues générées par le navire brassent la couche de surface aux abords immédiats. Le filet est donc déporté de l’axe du navire de 2 à 3m, par un tangon et tiré à une distance de 5m derrière le point d’amarrage du matériel (fig.2).

Pour concentrer les particules, un trait d’échantillonnage dure 30 min, et le filet est traîné à la vitesse constante de 3 nœuds.
Les échantillons sont conservés dans le sel et dans des sachets sous vide afin de les conserver jusqu’à l’escale du navire et la réception au laboratoire. Des analyses spectrométriques déterminent la quantité et la nature des différents microplastiques présents dans les échantillons.
Le laboratoire effectue régulièrement des tests qualitatifs pour garantir la performance des analyses et donc la qualité des données produites.

Résultats
Un total de 40 échantillons a été prélevé sur la zone d’étude, entre 2015 et 2023. La majorité des données date de 2020 et 2023, respectivement 12 et 14 prélèvements.
La répartition des traits d’échantillonnage par ce dispositif participatif concernait aussi bien les zones côtières que le large ; certains secteurs n’étaient cependant pas encore couverts (Fig.3).

Les concentrations en matière plastique n’étaient pas homogènes sur la zone d’étude. Elles variaient de 0 à 350 g/km².
La médiane des échantillons était de 18.5g/km², soit une valeur faible. Cependant, la pointe Finistère montrait la forte variabilité des résultats, sur un secteur d’étendue réduite, avec la valeur la plus forte enregistrée, 314 g/km², et des valeurs faibles à nulles. Or, ces échantillons n’ont pas été prélevés à la même date.

Les concentrations les plus élevées ont été observées dans des secteurs ayant des conditions hydrologiques marquées. Le nord du passage du Fromveur, à la Pointe Finistère avec 314 g/km², et l’aval de l’embouchure de la Rance avec 188 g/Km², subissent des courants de marée les plus forts d’Europe. Le Pays basque, en zone très côtière, avec 240 g/km², l’aval du canyon de Capbreton avec 87,5 93 et 136 g/km² se caractérisent par des courants liés à la topographie.

Les concentrations élevées ont été observées aussi bien proches des côtes qu’au large, avec trois concentrations notables au centre et au sud du Golfe de Gascogne.
Les côtes de Bretagne sud étaient relativement épargnées.
Nous n’avions pas observé de gradient de concentration en microplastiques de la côte vers le large. Aucun échantillon n’a été prélevé dans le panache des grands fleuves du Golfe de Gascogne.

Discussion
Ordre de grandeur des concentrations observées
Les maximums de concentrations observées à la pointe Finistère et au Pays basque sont similaires à ceux obtenus lors de campagnes scientifiques (Frere et al., 2017 ; Mendoza et al., 2020)(8 ; 8b).
Ces comparaisons suggèrent que le processus de collecte participatif est de bonne qualité.

La variabilité dans le temps de ces fortes concentrations est expliquée, en Rade de Brest, par la force des courants de marée. Une dispersion horizontale, à chaque renverse de marée et un transfert physique vers le fond, en quelques jours ont été mis en évidence lors de l’étude de Frere et al..

Dans le sud-est du Golfe de Gascogne, la variabilité spatiale, à grande échelle, et la variation temporelle de la distribution des microplastiques résulterait d’un effet « cul de sac » de ce secteur. Les eaux côtières françaises sont toutefois cinq fois plus affectées par cette pollution que les côtes espagnoles (Ruiz et al., 2022)(9).

La proximité de points d’échantillonnage de concentrations aux valeurs extrêmes, pointe l’importance de considérer les conditions hydrologiques et climatiques des jours précédant la date des prélèvements, pour les comparer. En absence de mesures dans la colonne d’eau et au fond, faudrait-il seulement considérer les valeurs les plus fortes ou l’intervalle (maximum-minimum) comme qualificatif d’un secteur ?

Cohérence avec le contexte hydrodynamique de la zone d’étude
Certains échantillons ont révélé des concentrations en microplastiques particulièrement importantes. Les zones concernées correspondent à un contexte hydrodynamique fort comme au large de l’île de Guernesey. Cette zone enregistre les amplitudes de marée les plus fortes en Atlantique Nord-Est. La force de Coriolis forme des gyres, concentre la matière inerte flottant en surface vers leur centre (Salomon et Breton, 1991)(10). Le point d’échantillonnage sur ce secteur pourrait correspondre à la localisation d’une gyre.

Des structures similaires se forment dans le Fromveur (Muller, 2008)(11).
Au niveau de la côte nord Bretagne, d’autres points de forte concentration en microplastiques ont été observés, comme en aval de l’embouchure de la Rance. Or, les systèmes d’eau douce, comme de petits fleuves côtiers, sont reconnus comme des origines et des voies de transport des microplastiques (Luo, 2019 ; Chubarenko et al., 2018) (12 ; 12b).
La pointe de la Bretagne avec la mer d’Iroise et l’ouest Cotentin sont des zones où les activités maritimes sont importantes avec la pêche et l’aquaculture et le trafic maritime. Des activités industrielles côtières sont également très présentes. Malgré la plus grande importance des sources terrestres, ces activités marines peuvent être considérées comme des sources supplémentaires de pollution (Jambeck et al. 2015)(13).

Certains de nos relevés au-dessus du Gouf de Capbreton, ont révélé une pollution en microplastique particulièrement élevée. Or, il a été montré que cette zone subissait le rejet de micropolluants d’origine terrestre, lié à ses caractéristiques topographiques, un canyon étroit à sa tête, localisé à seulement 400m du port de Capbreton ; certaines conditions météorologiques génèrent des courants de turbidité (Azaroff et al., 2020)(14). Les sédiments au fond des océans peuvent être remis en suspension et remontés dans la colonne d’eau jusqu’en surface, par un mécanisme d’upwelling. Par conséquent, des concentrations élevées en microplastiques, stockés dans ces sédiments, peuvent être observées dans toute la colonne d’eau, en particulier dans les zones épipélagiques au-dessus du canyon (Choy et al., 2019)(15). Nous ne pouvons pas attribuer ces concentrations élevées en microplastiques uniquement aux phénomènes d’upwelling. D’autres phénomènes physiques doivent être pris en compte, tels que les tourbillons dûs au courant océanique, qui peuvent être observés dans cette zone (Lazure, 2015)(16). Un rapport de causalité nécessiterait une analyse des conditions climatiques des jours précédant l’échantillonnage.

L’accumulation de microplastiques dans les eaux marines de surface n’est pas anodine pour la santé des organismes aquatiques et des écosystèmes. Ceci est d’autant plus notable, que les zones montrant de fortes concentrations en microplastiques abritent des écosystèmes sensibles.
Le Gouf de Capbreton est connu pour être un haut lieu de biodiversité, notamment pour les cétacés et les oiseaux mais aussi la faune benthique (Sanchez et al., 2013)(17).
Le Parc naturel Marin d’Iroise à la pointe du Finistère est réputé pour la richesse de sa flore et de sa faune.
L’archipel des îles anglo-normandes compte la seconde population de Grand dauphins des eaux françaises et des colonies d’oiseaux nicheurs (seconde colonie européenne de fous de Bassan).
Ces secteurs constituent également des zones de pêche et d’aquaculture. La conchyliculture produit des organismes filtreurs (moules, huîtres, palourdes, coquilles Saint Jacques, particulièrement sensibles à la nature des particules. Or, nous avons montré que ces secteurs pouvaient enregistrer une accumulation particulièrement importante de microplastiques, représentant une menace pour la faune sauvage.

Les microplastiques, composés de polymères synthétiques - polyéthylène, polypropylène et polystyrène, sont particulièrement persistants dans l’écosystème marin, car difficilement dégradables (Duis, 2016)(18).
Étant omniprésents (Barnes et al., 2009)(19) et de petite taille, ils sont facilement ingérés directement par les organismes vivants, puis consommés indirectement via leurs proies. La conséquence de cette ingestion dans le réseau trophique marin, se traduit notamment par une bioaccumulation des éléments chimiques contenus dans les microplastiques à travers tous les niveaux de la chaîne alimentaire (Miller et al., 2020)(20).
La contamination par les métaux lourds, les biocides persistants, les phtalates issus des microplastiques, les retardateurs de flamme, sont, a minima, une cause majeure de mauvaise santé et/ou de moindre fécondité chez beaucoup d’espèces marines (Dhermain F., 2019)(21).

Zones exploitées pêche / algoculture/aquaculture
L’omniprésence des microplastiques dans les habitats marins entraîne leur ingestion à tous les niveaux de la chaîne alimentaire, pouvant avoir des impacts négatifs sur les organismes (Cole, 2013)(22). Par exemple, l’ingestion par le zooplancton a des impacts négatifs sur leur fonction et leur santé. L’ingestion par des organismes filtreurs, comme certains crustacés, a pour conséquence de perturber leurs relations sexuelles et donc leur capacité de reproduction (Green-Ojo et al., 2024)(23). Ces organismes représentent les premiers maillons de la chaîne alimentaire et jouent un rôle essentiel dans l’écosystème marin, donc leur contamination est un problème.
Etant de couleur variée, petits et flottants, les microplastiques sont accessibles aux poissons, qui les ingèrent en les prenant pour des planctons ou d’autres sources de nourriture (Brennecke et al.,2023)(24). Or, ces microplastiques sont aussi des vecteurs de polluants. trois substances chimiques portées par des microplastiques : un polluant cancérogène contenu par exemple dans les vapeurs des gaz d’échappement (benzol[a]pyrène), et de deux perturbateurs endocriniens utilisés respectivement pour filtrer les UV dans les produits de protection solaire (oxybenzone) et pour notamment imperméabiliser des tissus, du mobilier et des tapis (acide perfluorooctanesulfonique). Les embryons et les larves de poissons ont présenté une réduction de leur croissance, des anomalies de développement (Le Bihanic et al., 2020)(25).

Limites de l’étude
Il est important de noter qu’il est très difficile d’identifier toutes les sources de microplastiques dans la zone géographique que nous avons étudiée. Les transferts verticaux entrainent une dispersion rapide des particules et le seul échantillonnage en surface révèle qu’une partie des microplastiques contenus dans la masse d’eau (Poulain-Zarcos, 2021) (26).
Le nombre d’échantillons est restreint à ce jour. Il serait très intéressant d’intensifier l’échantillonnage et de couvrir les secteurs au large de la Vendée et de la Charente.

Conclusion
L’étude de la concentration en microplastiques des eaux de surface sur la zone atlantique française a mis en évidence une forte hétérogénéité des valeurs selon les secteurs et également sur des surfaces restreintes. Si cela s’explique par les dispersions rapides des particules, le maximum par unité de surface n’est-il pas le proxi à retenir pour qualifier la pollution ; en effet, cette pollution, qu’elle soit en surface ou à différentes profondeurs de la colonne d’eau impacte la faune et la flore.
L’intervalle de valeurs concorde avec la littérature et conforte ce processus participatif d’échantillonnage et mérite un soutien.
Des perspectives sont attendues pour renforcer la prise de conscience de l’importance de cette pollution. Un taux d’échantillonnage plus élevé, notamment au nord-est du Golfe de Gascogne et au large de la pointe Finistère, compléterait la prospective, ainsi qu’une continuité dans le temps.
La représentation cartographique des données souligne des concentrations de microplastiques au sein des aires marines protégées et zones d’intérêts écologiques. Si des suivis de la qualité de l’eau existent dans les eaux européennes, il serait pertinent de renforcer les réglementations et soutenir des actions pour limiter la pollution.
La généralisation de patrouilles de collecte des macrodéchets, le long des littoraux, pourrait limiter la fragmentation de ceux-ci en micro-déchets.
La valorisation des macrodéchets plastiques ainsi récoltés pourraient être incitatifs. Ces déchets peuvent être transformés en parpaings, tuiles pour la construction, en carburant pour les bateaux (1 kg de déchets plastiques peut donner 1 L de diesel/essence, ce qui correspond à la pyrolyse du déchet), ainsi qu’en matière textile. Tous ces exemples d’actions voient le jour à petites échelles et méritent un soutien médiatique et financier, ainsi qu’un soutien de la recherche et innovation pour changer d’échelle et avoir un impact positif sur la qualité environnementale.
Enfin, des échantillonnages et des études sur les côtes permettraient d’étendre les connaissances et de mieux informer les élus locaux comme le public. Cela permettrait à terme, d’avoir une meilleure approche, en ce qui concerne les facteurs d’émissions de la pollution des microplastiques et actions de remédiation à mettre en place. Aujourd’hui, les informations à destination de ces acteurs restent méconnues car le sujet est tabou pour ne pas porter ombrage à l’industrie touristique balnéaire. Le nombre d’études d’écotoxicologie reste insuffisant.
Les bénévoles passionnés par la nature peuvent grandement contribuer à surveiller les microplastiques en mer. Les projets de science participative tel qu’il est conduit dans cette étude sont une méthode très encourageante pour accumuler des données sur les microplastiques et diffuser la connaissance, dans l’espoir d’une action.

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