Un nouvel outil aide les scientifiques à surveiller le pétrole chronique dans la faune arctique

Lorsque nous pensons à l’Arctique, la plupart d’entre nous pensent à un paysage aride couvert de neige et à de vastes étendues d’océan glacé. C’est loin de la réalité de l’Arctique canadien aujourd’hui. Avec environ 150 000 personnes qui y habitent, cette région n’est certainement pas stérile.

L’Arctique se réchauffe plus rapidement que partout ailleurs sur Terre. Cette forte augmentation de la température affecte la faune, les plantes et les humains et entraîne une diminution de la banquise, que de nombreux prédateurs et chasseurs utilisent toute l’année.

La perte de glace de mer rend également le Nord plus accessible que jamais, augmentant ainsi la probabilité de déversements majeurs de pétrole à mesure que le trafic de navires et de pétroliers se multiplie. Ces déversements exposent la faune à de nouveaux contaminants, notamment des composés aromatiques polycycliques — le principal contaminant des déversements de pétrole — qui peuvent causer le cancer chez les oiseaux.

Cet afflux de nouveaux contaminants dans l’environnement rend difficile pour les chercheurs de surveiller leurs effets sur la faune. Après avoir étudié les moyens de surveiller la quantité et la variété des contaminants dans la faune arctique, nous avons créé un nouvel outil – ToxChip – pour analyser les changements dans l’ADN des animaux exposés au pétrole et résoudre ce problème.

Augmentation de l’exploration et de l’extraction de pétrole

Entre 1995 et 2015, le trafic maritime a presque triplé dans l’Arctique canadien en raison de l’appauvrissement des glaces de mer. Les routes maritimes nouvellement accessibles, y compris la route maritime du Nord, ont réduit le temps de transit entre l’Asie de l’Est et l’Europe de l’Ouest d’environ 10 jours.

Le pétrolier Exxon Valdez a déversé plus de 37 000 tonnes de pétrole brut dans le Prince William Sound en Alaska, tuant des milliers d’oiseaux et d’autres animaux sauvages.
(AP Photo/John Gaps III)

Comme l’Arctique contient environ 13 % du pétrole mondial inexploité, la course pour revendiquer cette précieuse ressource est lancée. Malheureusement, l’augmentation de l’extraction et de la navigation dans l’Arctique entraînera inévitablement davantage de déversements de pétrole.

Le tristement célèbre déversement de l’Exxon Valdez en 1989 a déversé près de 37 000 tonnes de pétrole brut sur la côte sud de l’Alaska, tuant plus de 30 000 oiseaux.

Plus récemment, un réservoir de carburant d’une centrale électrique a rejeté 20 000 tonnes de diesel dans la rivière Ambarnaya en Russie en 2020.

Les principaux composés présents dans le pétrole et les produits pétroliers appelés composés aromatiques polycycliques, ou CAP, peuvent nuire aux oiseaux dans le milieu marin. Lorsqu’ils sont émis par les gaz d’échappement ou les déversements, ces produits chimiques pénètrent dans la faune et la flore de la région. Ils se fixent facilement aux graisses des animaux et peuvent s’y accumuler tout au long de leur vie.

Les oiseaux révèlent des contaminants environnementaux

Les oiseaux de mer sont particulièrement vulnérables aux effets du pétrole, car ils se nourrissent à la surface de l’eau. L’huile peut recouvrir les plumes d’un oiseau, l’empêchant de voler ou de réguler sa température.

Un oiseau aux ailes couvertes d'huile
Les oiseaux aux plumes couvertes d’huile sont incapables de voler ou de réguler leur température corporelle.
(Shutterstock)

Les oiseaux nettoient également leurs plumes avec leur bec, ce qui introduit de l’huile dans leur système digestif. Le pétrole et les produits pétroliers affectent également les oiseaux, provoquant des membres rabougris, une reproduction réduite et des déclins de population.

En fait, il existe des effets à long terme documentés sur les canards, dont les taux de survie étaient inférieurs à ceux des oiseaux non souillés pendant au moins 11 ans après un déversement.

Les nouvelles technologies peuvent aider à suivre les contaminants

Chaque gène de l’ADN d’un animal contribue à une fonction naturelle spécifique. Certains gènes sont responsables de la régulation du métabolisme d’un animal, tandis que d’autres s’occupent de supprimer les tumeurs. Par conséquent, si un gène spécifique est induit après une exposition à un contaminant comme le pétrole, nous pouvons dire quels processus biologiques ont été affectés.

Les changements dans l’expression génétique d’un animal – sa capacité à convertir les instructions de l’ADN en produits fonctionnels, comme les protéines – peuvent nous en dire long sur la façon dont il réagit à un produit chimique spécifique ou à un groupe de produits chimiques. Les méthodes actuelles de mesure des contaminants chez les animaux sont coûteuses, dépendent fortement de l’utilisation d’animaux de laboratoire et ne peuvent mesurer les effets que d’un contaminant à la fois.

Nous avons développé un nouvel outil appelé ToxChip, qui étudie les effets des contaminants au niveau de l’ADN dans les gènes sensibles. Il peut détecter rapidement les changements dans les gènes des oiseaux de mer en réponse à un contaminant. Le ToxChip peut être adapté aux espèces, contaminants et gènes d’intérêt.

Jusqu’à présent, nous avons développé deux ToxChips : un pour le guillemot à miroir et un pour le guillemot de Brünnich. Ces oiseaux marins nichent sur des falaises rocheuses qui servent de lieux de reproduction.

Le guillemot ne s’éloigne pas de sa colonie et se nourrit de poissons près du rivage. Le guillemot de Brünnich, quant à lui, peut voyager loin de la colonie et est connu pour plonger profondément dans l’eau pour attraper ses proies.

Les deux espèces sont loin d’être menacées et leurs populations de colonies peuvent atteindre des millions, ce qui permet de déterminer dans quelle mesure les contaminants affectent les oiseaux. Comme ces oiseaux dépendent fortement des sources de nourriture en eau libre, un déversement de pétrole pourrait rapidement être préjudiciable à toute la colonie.

Les ToxChips peuvent être appliqués à la suite d’un déversement d’hydrocarbures pour quantifier les dommages potentiels sublétaux ou irréversibles. Différents types de PAC peuvent nous dire d’où ils viennent. Les CAP provenant des incendies de forêt auront une composition chimique différente de celle des CAP provenant d’un déversement de pétrole. Ces données ToxChip nous permettent de déterminer la cause de la toxicité pour les oiseaux marins.

Grâce à une utilisation récente du ToxChip, nous avons pu déterminer les effets probables d’un suintement de pétrole naturel au large de la côte du Nunavut.

Une solution moins chère, plus rapide et plus abordable

Les applications futures de cet outil sont vastes et prometteuses. Cela peut aider à examiner les effets des pesticides sur l’ADN des ouaouarons ou l’impact de la pollution plastique sur les processus biologiques du saumon rose, etc. Les ToxChips spécifiques aux espèces peuvent aider à formuler des recommandations politiques fondées sur des preuves ou des initiatives de surveillance qui limiteraient le trafic maritime dans les zones d’oiseaux menacées pendant la saison de reproduction.

La surveillance des contaminants dans la faune est particulièrement importante pour ceux qui dépendent de la nourriture locale. L’utilisation de ces outils peut aider à informer les habitants de l’Arctique si les animaux dont ils dépendent ont été exposés à des contaminants.

Ils peuvent être utilisés comme intervention d’urgence en cas de déversement d’hydrocarbures. Le pétrole peut persister longtemps après que les équipes de nettoyage ont retiré le pétrole visible de l’environnement. Les ToxChips peuvent aider à comprendre si les oiseaux marins continuent d’être exposés à la pollution par les hydrocarbures.

Les gens utilisent des tuyaux à haute pression pour laver l'huile des rochers sur une plage.
Les composants toxiques et les produits chimiques libérés lors des déversements d’hydrocarbures peuvent rester dans l’environnement malgré les efforts de nettoyage.
(AP Photo/Rob Stapleton, Fichier)

Bien que l’outil soit encore en évolution, il a été développé pour deux espèces d’oiseaux de mer et est actuellement mis en pratique pour évaluer les changements d’expression génétique après un important déversement de pétrole et sur un ancien site militaire dont la contamination est connue.

Les projets ToxChip rendront les tests de contamination plus abordables, plus précis, plus rapides et moins dépendants des animaux de laboratoire. Cela pourrait aider à réduire les impacts de la pollution par les hydrocarbures sur les animaux à l’avenir.

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