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reportage

Quand l'éléphant de mer nous parle de pollution des océans

Pendant plusieurs mois, la chercheuse de l'UCLouvain Cathy Debier est allée à la rencontre des éléphants de mer de Californie. ©Tanguy de Tilesse - National Marine Fisheries Service Marine Mammal Permit #19108

Étudier les effets de la pollution au travers du lait et de la graisse des mammifères marins, c'est ce que fait depuis des années une scientifique de l'UCLouvain, Cathy Debier. Elle nous raconte ses trois ans passés sur les plages du nord de l'Europe et de Californie au contact de ces animaux.

Des jours durant, au petit matin, à l'heure où les touristes ouvraient à peine un œil, Cathy Debier et une petite équipe de chercheurs ont arpenté les plages du parc d'État d'Año Nuevo (Santa Cruz) en Californie, pour y retrouver une colonie d'éléphants de mer. C'était durant l’hiver 2019. Dans leurs sacs à dos, des seringues, des produits anesthésiants, des kits de prélèvement de tissus adipeux, des matelas de pesée. Même du produit de colorant pour cheveux. "Du Clairol, c'est ce qu'on utilise pour les marquer, ce n'est pas agressif, et c'est facile à utiliser. Une lettre, celle du prénom du chercheur, un chiffre. Regardez ici, C12, c'est un des miens», sourit la professeure du Louvain Institute of Biomolecular Science and Technology (LIBST) de l'UCLouvain, en pointant sur une photo le flanc d'une femelle imposante.

Aujourd'hui, dans son salon, elle  fait défiler pour nous les nombreux clichés de plages, de mammifères marins, de laboratoires, de morceaux de graisses dans les outils de coupe, autant d'indices témoignant de son travail de recherche. Des années d'études dont les résultats viennent d'être publiés dans la revue "Frontiers in Physiology". À ses côtés, la doctorante Laura Pirard qui va assurer la relève. Car le job est loin d'être fini.

C'est via l'analyse de la graisse sous-cutanée des animaux que la chercheuse CathyDebier détecte la pollution environnementale. ©Tanguy de Tilesse - National Marine Fisheries Service Marine Mammal Permit #19108

Mais en quoi les éléphants de mer de la côte ouest des États-Unis peuvent-ils intéresser les chercheurs de l'UCLouvain? Cathy Debier et la doctorante Laura Pirard, en collaboration avec l’Université de Californie de Santa Cruz, ont mis au point grâce à eux un outil de détection des polluants plastiques présents dans les mers. Cette détection, elle s'opère via la graisse sous-cutanée des mammifères marins. "Leur tissu adipeux, c'est une éponge à polluants, explique la scientifique. Or il sécrète des hormones qui dialoguent avec le reste de l'organisme. S'il est perturbé, c'est toute la santé de l'animal qui en subira les conséquences."

"Leur tissu adipeux, c'est une éponge à polluants. Or il sécrète des hormones qui dialoguent avec le reste de l'organisme."
Cathy Debier
Professeure au Louvain Institute of Biomolecular Science and Technology (LIBST) de l'UCLouvain

Cette graisse, elle est présente en masse dans les éléphants de mer, mais aussi les autres phoques et même les ours polaires. Encore faut-il arriver à la prélever sans trop blesser l'animal, et surtout, la conserver suffisamment longtemps pour pouvoir l'étudier…  Du côté des ours polaires, la recherche reste encore hypothétique, à la fois pour des raisons géographiques et d'approche difficile. Mais les chercheurs y sont arrivés avec les éléphants de mer.

Jusqu'à présent, les prélèvements se faisaient soit sur des tissus morts, soit sur des tissus vivants, mais qui se dégradaient rapidement après le prélèvement, et perdaient leurs fonctions. Or, les chercheurs ont besoin de tissus "vivants" suffisamment longtemps in vitro pour pouvoir tester d'autres polluants et voir comment ils agissent. Et cette méthode, Cathy Debier et son équipe en ont trouvé la clé. "Notre outil permet de garder le tissu adipeux fonctionnel jusqu'à 5 jours après le prélèvement, explique la chercheuse. Pour ce faire, la carotte de graisse est découpée en tranches de précision (de même épaisseur) plutôt que ciselée en petits morceaux inégaux. Ce qui permet d'en garder les propriétés et la conserver plus longtemps."   

L'outil permet de couper le tissu adipeux en tranches strictement égales, ce qui facilite la conservation durant plusieurs jours. ©Tanguy de Tilesse - National Marine Fisheries Service Marine Mammal Permit #19108

Concrètement, explique Laura Pirard, qui a travaillé sur l'impact des activités humaines (trafic naval, pêche, bateaux de plaisance) sur le stress des mammifères marins, la technique des tranches nous permet d'avoir un modèle standardisé facile à échantillonner sur lequel on va pouvoir tester les hormones de stress (ou également d'autres polluants), voir le changement sur les tissus adipeux et comprendre l'impact que cela a sur la santé de l'animal." Une avancée majeure dans la science du vivant, et qui offre de nombreuses possibilités d'applications tant en termes de protection de l'environnement que pour comprendre l'impact des perturbateurs endocriniens ou faire avancer la recherche contre le cancer.

"La technique des tranches nous permet d'avoir un modèle standardisé facile à échantillonner sur lequel on va pouvoir tester les hormones de stress ou également d'autres polluants."
Laura Pirard
Doctorante en bio-ingénieur à l'UCLouvain

Un exemple concret parmi d'autres? "L'US Navy est très intéressée de connaître l'impact de l'activité marine sur les animaux. Cela pourrait aider à prendre des décisions dans un objectif de meilleure protection de la nature. Pour la pollution engendrée par les  PCB, c'est trop tard, mais il y a d'autres contaminants que l'on pourrait encore couper à la source, explique la scientifique. On a travaillé ici sur les éléphants de mer, mais cela pourrait être extrapolé aux cétacés. Cela pourrait aussi aider à comprendre les stress anthropiques, influencer les prises de décision, et au final légiférer…"

Le grand Nord, terre des premières expériences

Tout cette longue aventure a commencé il y a bien des années, lorsque la professeure était elle-même élève en bio-ingénieur à l'UCLouvain, et ensuite doctorante sous l'égide du professeur Yvan Larondelle. Ses premières recherches ont débuté sur les phoques barbus du Grand Nord, dans le cadre de son mémoire. "Je voulais travailler sur les mammifères marins. C’était le tout début d’internet, faire les recherches pour trouver un sujet intéressant n'était pas facile. Tout se faisait par mail, j'ai fini par trouver un Norvégien qui travaillait sur les vitamines du lait de phoque. Ici à Louvain-La-Neuve, avec le Pr Larondelle, on travaillait aussi sur cela. J'ai proposé de faire mon mémoire sur les caractéristiques du lait de phoque."

De fil en aiguille, ses recherches ont mené Cathy Debier au doctorat. "Suite à une conférence qui se tient tous les deux à Barcelone, j'ai rencontré le Pr Paddy Pommeroy, avec qui j'ai mené ma thèse. C'était au début des années 90, on commençait à s'intéresser aux polluants." La chercheuse a alors étudié la question du transfert des polluants (comme les PCB) des mères phocidés aux petits durant la lactation. "Ces PCB, ils sont très stables dans l'environnement, on en trouve encore aujourd'hui des traces dans la graisse des mammifères marins, dit la chercheuse. Étant des top-prédateurs (ils mangent les plus petites espèces marines), ils sont donc plus impactés, et on en trouve davantage dans leurs tissus."

Lutte pour la défense de l'environnement

Le questionnement sur la pollution environnementale ne la quittera plus. C'est à l'occasion d'une nouvelle rencontre, cette fois-ci avec un biologiste américain, Burney Le Bœuf, que Cathy Debier  atterrira à Santa Cruz pour un post-doctorat. "Il avait fait le buzz avec des études menées sur la pollution au DDT qui a contaminé les mammifères marins dans les années 70." Durant des décennies, une zone au large de la Californie a, en effet, servi de poubelle naturelle pour 25.000 barils du puissant insecticide, interdit dans les années 80. C'est de là que lui est née l'idée de faire les recherches directement sur le tissu adipeux, les polluants y étant transférés  via le sang de l'animal, lui-même contaminé par le lait de la mère.

Les éléphants de mer sont des animaux plutôt placides, que l'approche de l'homme ne stresse pas. ©Tanguy de Tilesse - National Marine Fisheries Service Marine Mammal Permit #19108

L'éléphant de mer, star de la recherche

Mais pourquoi avoir choisi les éléphants de mer, les phocidés les plus imposants, plutôt que des phoques, des otaries, voire des dauphins? D'abord parce qu'ils sont hyper accessibles: "toute leur vie, ils retournent sur la même plage, et bougent peu. On sait où les trouver… Physiologiquement, ils guérissent très vite des prélèvements réalisés, nous explique la scientifique. Les éléphants de mer sont l'espèce idéale pour procéder à des études longitudinales. Ils sont assez peu perturbés par la présence de l'homme dans leur environnement, au contraire des petits phoques qui sont beaucoup trop sensibles au stress. Eux sont plutôt calmes et placides, même s'ils peuvent aussi être agressifs durant la période de reproduction." Le postérieur d'une autre chercheuse en a d'ailleurs fait les frais, raconte la professeure en nous montrant une image d'une entaille refermée par une dizaine de points de suture… Les approcher nécessite donc de faire attention. Ces animaux pèsent dans les 400 à 500kg pour les femelles, et jusqu'à 2 tonnes pour les mâles. Et parfois, ils chargent…

400 à 2.000
kilos
Les éléphants de mer peuvent peser entre 400 à 500 kg pour les femelles, et jusqu'à 2 tonnes pour les mâles.

"Heureusement, ils se déplacent lentement, poursuit Cathy Debier. Ce n'est pas le cas des otaries à fourrure que j’ai abordées en Nouvelle-Zélande dans le cadre de la recherche d'une collègue. Nous devions l'aider à leur placer des balises. Mais les otaries sont très mobiles hors de l'eau, elles se soulèvent sur leurs pattes et galopent plus vite qu'on ne court en fonçant vers nous." Quand on essaye déjà de tenir en équilibre sur des rochers glissants, ça devient vite dangereux. "Ce sont aussi des animaux très territoriaux. Parfois, le caillou juste à côté de celui sur lequel on pose le pied ne leur appartient pas: il suffirait de sauter dessus pour leur échapper, mais on ne le sait pas!"

 Le mari de Cathy a finalement trouvé une parade en fabriquant des boucliers que les chercheuses brandissaient devant les gros mâles qui chargeaient. "Cela suffisait à les arrêter…" C'est avec une arbalète pour anesthésier les plus agressifs d'entre eux, et des filets à papillons pour capturer les femelles plus petites, que les chercheuses sont parvenues à leurs fins.

Un job parfois risqué

Au début de sa carrière, Cathy Debier a également travaillé avec des phoques barbus et des phoques gris pour les prélèvements de lait maternel, très riche en matières grasses. Les premiers étaient de nature calme, raconte-t-elle. La difficulté venait surtout de l'environnement plutôt hostile l'archipel de Svalbard, dans le Grand Nord. "Il fallait prendre des petits bateaux et sillonner entre la glace. Mais ils n'étaient pas en colonie, ils ne devaient pas se battre, ils étaient peu agressifs. Je ne participais pas à la capture, se souvient la scientifique. C'étaient de grands Vikings norvégiens qui leur sautaient dessus avant qu'ils ne retournent à l'eau."

"J'ai failli me faire mordre également, il était difficile de se déplacer dans la boue et les rochers très glissants, engoncés dans nos cirés de pêcheurs de crevette…"
Cathy Debier
Professeure au Louvain Institute of Biomolecular Science and Technology (LIBST) de l’UCLouvain

Avec les phoques gris du nord de l’Écosse, ça a été une autre paire de manches. "Ce sont des animaux sauvages assez nerveux, vite perturbés, et donc plutôt agressifs. Ils vivent en colonies les uns sur les autres, les femmes sont dans des harems, elles doivent protéger leurs bébés. Comme on devait les recapturer des jours précis pour prélever le lait, on prenait parfois beaucoup de temps à chercher celle dont on avait besoin au plein milieu du harem. On ne les endormait pas nous-mêmes, un spécialiste s'en chargeait avec… une sarbacane."

La chercheuse reconnaît s'être parfois mise en danger face à des femelles très agressives qui protégeaient leurs petits. "J'ai failli me faire mordre, il était difficile de se déplacer dans la boue et les rochers très glissants, engoncés dans nos cirés de pêcheurs de crevette…"

L'approche de tels animaux nécessite aussi de bonnes connaissances en éthologie. Tout aussi placides que soient les éléphants de mer, la prudence reste de mise, également pour préserver leur tranquillité.

Ramper lentement dans le sable permet d'approcher les animaux pour les marquer à l'aide d'un colorant pour cheveux, ou encore de les endormir. ©Tanguy de Tilesse - National Marine Fisheries Service Marine Mammal Permit #19108

Ramper  les coudes dans le sable pour s'approcher lentement, glisser précautionneusement la seringue au bon endroit en attendant que l'animal se retourne pour injecter l'anesthésiant, et surtout, gérer le post-opératoire. "Une fois le travail fait, on ne laisse pas les animaux endormis seuls sur la plage. On attend leur réveil, on veille à la réunification des mères avec leur petit. On reste parfois deux heures pour s'assurer que chacune retrouve bien son propre bébé…"

"On attend leur réveil, on veille à la réunification des mères avec leur petit. On reste parfois deux heures pour s'assurer que chacune retrouve bien son propre bébé…"
Cathy Debier
Professeure au Louvain Institute of Biomolecular Science and Technology (LIBST) de l'UCLouvain

Faire de la recherche sur des animaux en liberté en posant des actes médicaux nécessite aussi le respect de nombreuses règles, notamment éthiques. "Le site où l'on a travaillé est un parc naturel public, accessible via des chemins balisés. Les rangers sont hyper prudents, il faut éviter que le public tente de  les approcher comme nous le faisons, ou soit choqué. C'est pour ça qu'on doit y aller tôt le matin et partir avant l'ouverture du parc, à 10h, explique Cathy Debier. C'est très réglementé, les éléphants de mer sont une espèce protégée, on ne peut normalement pas les approcher à moins de 25 mètres." Mais tout est fait dans la légalité: son équipe a, en effet, bénéficié d'un permis fédéral spécifique, ainsi que de l'accord du comité bioéthique local.

Dans le futur, les recherches menées par l’équipe de l'UCLouvain et l'Université de Californie pourraient aussi mener à d'autres débouchés intéressants. La méthode de prélèvement et de conservation des tissus adipeux a commencé à s'appliquer aux porcs. Des tests ont déjà été effectués sur les animaux de la ferme rattachée à l'UCLouvain. "Et cela fonctionne bien aussi", dit Cathy Debier. Sa doctorante, Laura Pirard, poursuivra également les recherches sur les éléphants de mer, en soumettant les échantillons prélevés avec la technique mise au point à divers polluants externes.

La doctorante Laura Pirard va poursuivre les recherches à l'aide de l'outil développé en testant différents polluants, ainsi que des hormones de stress sur les échantillons prélevés. ©Tanguy de Tilesse - National Marine Fisheries Service Marine Mammal Permit #19108

 La technique pourrait aussi venir en soutien dans la recherche contre le cancer. Ici, c'est le professeur Larondelle qui pourrait être intéressé. "Il mène des recherches sur le dialogue entre les tissus adipeux et les cellules cancéreuses. Ces dernières, après avoir pompé tout le glucose qu'elles trouvent dans le corps, se nourrissent des acides gras présents dans les tissus adipeux. Cela explique d'ailleurs pourquoi les personnes malades du cancer finissent par perdre énormément de poids." 

Ce lien entre tissus adipeux et cellules tumorales explique aussi la prolifération parfois très rapide des métastases dans les cancers du sein (un organe essentiellement composé de graisse), mais aussi chez les patients obèses. "Une autre étudiante va démarrer un mémoire sur ces applications, et voir comment le modèle qu'on a développé pourrait être utile pour leurs recherches", conclut la professeure.

En janvier 2022, seule Laura ira retrouver les éléphants de mer californiens pour 6 mois. Cathy, elle, supervisera surtout les recherches depuis son laboratoire de Louvain-La-Neuve. Ce qui ne l'empêchera pas d'y faire quelques petits séjours de courte durée. Ne plus voir "ses" éléphants de mer, c'est juste impensable...

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