L'effet de la radioactivité naturelle sur les diatomées des sources minérales
Publié par Adrien le 23/01/2020 à 08:00
Source: CNRS INEE
Avoir une bonne compréhension de l'impact de la radioactivité naturelle sur les biocénoses est une question importante qui permet de comprendre le transfert des radionucléides vers le vivant et les conséquences de la molécule sur les organismes peuplant ces biotopes. Afin d'évaluer l'impact de la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est...) naturelle, nous avons retenu comme micro-organismes modèles, les diatomées. En effet, ce sont des algues utilisées comme bio-indicateurs de la qualité de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Leur enveloppe de silice (La silice est constituée de dioxyde de silicium, un composé chimique qui entre dans la composition de nombreux minéraux ; sa formule est SiO2.) se déforme lorsqu'il y a une forte toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité...) dans un milieu.


La source de Mariol.
© Aude Beauger

Pour cette étude, un suivi de communautés de diatomées a été effectué dans des sites observatoires de la Zone Atelier Territoires Uranifères caractérisés par des niveaux de radioactivité distincts. Dans la source minérale connue comme la plus radioactive en Auvergne (> 4000 Bq L^-1 de radon), les déformations des diatomées sont nombreuses. Ces travaux sont publiés dans la revue Botany Letters, et conduisent à de nombreux questionnements tels que l'intégrité génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) des individus.

Les sources minérales sont bien connues pour leurs propriétés curatives et comme eau de table. Ce qui est moins connu, c'est que certaines sont naturellement radioactives. Dans le Massif (Le mot massif peut être employé comme :) Central, constitué par le vieux socle hercynien, de nombreuses sources sont présentes dont la plus radioactive de France, appelée "La Montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la Lune), et...)" avec une concentration en radon (Le radon est un élément chimique du tableau périodique de symbole Rn et de numéro atomique 86. C'est un gaz rare, radioactif, d'origine naturelle, qui est principalement formé par la désintégration du...) > 4000 Bq L^-1. Cette source aurait d'ailleurs été utilisée par Louis XIV pour ces propriétés curatives. Pour notre étude, deux sources minérales, géographiquement proches, ont été retenues (la Montagne et Mariol) et présentant des niveaux de radioactivité différents.


Pourcentage de valves déformées par mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) et pour chaque site étudié

A la Montagne, un double suivi a été effectué: à l'intérieur de l'ancien bâtiment de captage (Montagne 1) et à l'extérieur (Montagne 2). Ces deux sources sont des sites observatoires de la Zone Atelier Territoires Uranifères (www.zatu.org). Dans ces deux sources, durant neuf mois, les diatomées ont été collectées et le pourcentage de déformations a été déterminé par échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :). En effet, le ratio surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) sur volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) élevé des diatomées leur confère un avantage concernant l'adsorption (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides...) et l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit...) et, de ce fait, dans le suivi des radionucléides dans les écosystèmes. De plus, des mesures de physico-chimie dont les ions majeurs et de radioactivité ont été réalisées.

La composition des communautés de diatomées entre les différents mois ne présente pas de différence. D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) physico-chimique, des phénomènes de dilution (La dilution est un procédé consistant à obtenir une solution finale de concentration inférieure que celle de départ, soit par ajout de solvant, soit par...) à la source la Montagne ont été identifiés. L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) la plus étonnante fut le pourcentage très élevée de déformations observées à la source la Montagne avec en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la...) 25% de formes tératologiques. La seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan....) source, moins radioactive, ne présente que 5% de déformations. En l'absence de métaux lourds, ce résultat souligne que la radioactivité est un stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis...) environnemental pour les diatomées vivant dans ces écosystèmes particuliers et à un effet tératogène sur ces microorganismes. Cette conclusion a été renforcée par la sélection de sources "miroirs" c'est-à-dire comparables aux sites étudiés (d'un point de vue physico-chimique et au regard des espèces dominantes) à l'exception de leur faible niveau de radioactivité. Dans ces sources "miroirs", peu de déformations ont été observées (<10%).

Cette analyse, menée par des spécialistes pluridisciplinaires de GEOLAB (CNRS/Université Clermont Auvergne), en collaboration avec le Laboratoire de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) de Clermont (CNRS/ Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) Clermont Auvergne), le Laboratoire “Microorganismes: Génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus...) et Environnement” (CNRS/Université Clermont Auvergne) et le Département "Environmental Research and Innovation" du Luxembourg Institute of Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de...) and Technology (LIST), permet de réaliser des travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...), , alliant écologie et physique, dans le domaine de l'influence de la radioactivité sur les microorganismes.


Observations au microscope optique de valves tératologiques de l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe une multitude de...) Planothidium frequentissimum.
© Carlos Wetzel

Référence:
Millan F., Izere C., Breton V., Voldoire O., Biron D.G., Wetzel C.E., Miallier D., Allain E., Ector L. & Beauger A. 2019. The effect of natural (Natural est un langage de programmation semi-compilé, édité par la société allemande Software AG.) radioactivity on diatom communities in mineral springs. Botany Letters, DOI:10.1080/23818107.2019.1691051.
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