Des substances chimiques toxiques qui ne se dégradent pas s’accumulent dans les organismes vivants des Grands Lacs, des algues situées à la base de la chaîne alimentaire jusqu’aux pygargues à tête blanche qui la dominent.
Une nouvelle étude, fondée sur la synthèse de 42 ans de données biologiques, a retracé la propagation de ces substances dites « éternelles » dans la région. Elle montre que chaque lac présente une situation particulière.
La contamination est généralisée et persistante, et son origine reste, dans certains cas, mal comprise.
Les travaux ont été réalisés par une équipe de l’université Notre-Dame dirigée par Gary Lamberti et Daniele De Almeida Miranda. Les chercheurs ont synthétisé les données de 50 études antérieures, soit 2 500 mesures biologiques.
Le projet a d’abord été lancé par Peter Martin dans le cadre d’un mémoire de fin d’études avec mention. Alors étudiant de premier cycle, il est aujourd’hui doctorant à l’université d’État du Michigan.
Les effets des polluants éternels
Les PFAS, ou substances per- et polyfluoroalkylées, comptent parmi les substances les plus difficiles à décomposer sur Terre. Leurs liaisons carbone-fluor figurent parmi les plus fortes en chimie et résistent à la chaleur, à l’eau et à la dégradation naturelle.
Ces substances ne se décomposent pas et s’accumulent dans les sols et l’eau. Lorsqu’elles sont absorbées par des organismes, elles remontent la chaîne alimentaire à des concentrations croissantes à chaque étape : ce phénomène est appelé bioamplification.
« Nous nous sommes concentrés sur les organismes vivants, et non sur l’eau ou les sédiments, afin de déterminer quelles substances chimiques pénètrent dans les organismes, des algues et des microbes jusqu’aux grands prédateurs comme les saumons et les pygargues à tête blanche », a déclaré Lamberti.
Les chercheurs ont examiné six des composés PFAS les plus souvent détectés dans les Grands Lacs. Il en existe des milliers de types, mais ces six substances apparaissaient suffisamment régulièrement dans les données pour permettre un suivi pertinent.
Des Grands Lacs aux profils différents
L’un des résultats les plus frappants tient aux écarts entre les lacs, tant pour les niveaux de contamination que pour leur évolution dans le temps.
« Les variations étaient très importantes au cours de certaines périodes, mais aussi sur l’ensemble des 42 années étudiées », a indiqué Martin. « Ce qui était vraiment saisissant, c’est qu’il n’existait pas une seule tendance temporelle commune aux cinq Grands Lacs. Chaque lac suivait sa propre évolution. »
Le lac Supérieur affichait les niveaux de contamination les plus faibles, tandis que le lac Ontario présentait les plus élevés.
Cette répartition reflète à la fois la densité de population et de l’activité manufacturière dans les régions environnantes, ainsi que les caractéristiques physiques propres à chaque lac.
La persistance des contaminants
Les lacs Supérieur et Michigan sont plus grands et plus profonds, ce qui influe sur la vitesse à laquelle l’eau et les contaminants les traversent. Ce dernier point a des conséquences préoccupantes.
Le temps moyen passé par une goutte d’eau dans un lac varie de moins de trois ans dans le lac Érié à 200 ans dans le lac Supérieur.
« Malheureusement, les Grands Lacs retiennent leur eau et les contaminants pendant très longtemps, ce qui laisse largement le temps aux organismes vivants d’absorber les substances toxiques », a expliqué Lamberti.
Une note positive
Un composé apporte néanmoins une bonne nouvelle. La production du PFOS, ou acide perfluorooctanesulfonique, a été progressivement abandonnée entre 2000 et 2002, et ses concentrations dans les Grands Lacs ont diminué pendant la période étudiée.
Pour Lamberti, cette baisse démontre que l’abandon progressif d’un composé peut finir par produire des effets, même si cela prend des décennies.
Le parcours des PFAS dans le réseau alimentaire
La chaîne alimentaire complique toutefois la situation. Les chercheurs ont constaté que la bioamplification ne suit pas une trajectoire simple et linéaire d’un organisme à l’autre.
L’accumulation des PFAS dépend des organismes concernés et de leurs interactions avec leur environnement.
« Il existe différentes voies pour atteindre le sommet du réseau alimentaire, et elles dépendent des groupes d’organismes présents », a expliqué Miranda.
Les organismes vivant dans l’eau absorbent les PFAS à la fois en mangeant d’autres organismes et par contact direct avec l’eau contaminée.
« Mais lorsqu’un oiseau mange un poisson, sa charge en PFAS sera différente, car il n’échange pas directement avec l’eau. »
Les pistes de recherche à venir
Miranda cherche désormais à combler une importante lacune dans les données. L’essentiel des connaissances scientifiques sur les PFAS dans les Grands Lacs provient d’études consacrées aux grands prédateurs.
On en sait bien moins sur la manière dont ces substances pénètrent à la base de la chaîne alimentaire, dans les algues, les biofilms et les insectes aquatiques.
« Nous prélevons plusieurs éléments du réseau alimentaire, notamment des biofilms, des détritus, des algues et des insectes aquatiques, pour comprendre comment les PFAS entrent et circulent à la base de ce réseau, puis remontent jusqu’aux grands prédateurs », a déclaré Miranda.
« Même lorsqu’un composé comme le PFOS n’est plus produit, il est toujours présent et le restera pendant des décennies », a ajouté Lamberti.
Par ailleurs, tandis que la concentration d’un composé diminue, de nouvelles substances continuent d’être mises au point. Pour la plupart, leur toxicité n’est pas évaluée avant leur introduction dans l’environnement.
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