RadIoactIvIté cHEz lES oRgaNISMES de sites
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flashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfo 1.13 Radioactivité chez les organismes de sites hydrothermaux sous-marins Sabine CHARMASSON, Antoine LE FAOUDER Laboratoire d’études radioécologiques en milieux continental et marin Panache hydrothermal 350 °C Émission du fluide hydrothermal Apport du panache Particules formées à haute T °C Particules formées à basse T °C Zone de mélange Érosion Resuspension Accumulation aa Eau de mer Communautés biologiques cc Figure 1 2 °C Processus chimiques et biologiques b b d d a) Fumeur noir. b) Schéma de fonctionnement d’une source hydrothermale. c) Essaim de crevettes. d) Colonie de modioles. Les sources hydrothermales localisées physico-chimique évolue : elle se réchauffe, le long des dorsales océaniques sont connues s’acidifie, se charge en sels minéraux, en depuis la fin des années 1970. Elles consti- éléments métalliques (Zn, Mn, Fe, Si), en tuent certainement l’une des plus grandes radioéléments (familles U-Th) et en gaz dis- dé­couvertes de ces trente dernières années sous. Sous l’effet de la pression, le fluide en océanographie et dans le domaine du ainsi formé (re)jaillit au niveau du plancher fonctionnement des écosystèmes. océanique en des points focalisés. Lorsque le fluide atteint le fond de l’océan, son refroi- 70 La circulation hydrothermale prend nais- dissement brutal, dû au fort gradient ther- sance dans le réseau de fissures et de cre- mique, provoque la précipitation massive des vasses qui se développe au cours du éléments transportés (figure 1). En s’accu- refroidissement du magma. L’eau de mer, mulant, les particules finissent par construi- dense et froide, s’infiltre par ces anfractuo- re des cheminées, d’où leur nom de sités au sein de la croûte océanique et cir- « fumeurs »,­ qui peuvent atteindre jusqu’à cule au contact des roches volcaniques. 2 m de diamètre et 15 m de hauteur, par À l’approche des chambres magmatiques, lesquelles le fluide chaud continue de sortir. elle s’échauffe par conduction et voit sa La composition du fluide hydrothermal, son densité diminuer. L’eau de mer lessive les débit et sa température sont variables d’un roches basaltiques et sa composition site à l’autre et même d’un point d’émission Rapport scientifique et technique 2008 - IRSN flashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfo 234 U M. galloprovincialis M. fortunata M. fortunata B. azoricus B. azoricus B. azoricus B. azoricus 1 10 100 1 000 Concentration en activités (Bq.kg -1 dwt) Figure 2 Activités en 234U (Bq.kg-1 poids sec) des tissus mous d’organismes hydrothermaux (modioles Bathymodiolus azoricus et crevettes Microcaris fortunata) comparées à celles d’une moule côtière (Mytilus galloprovincialis). à l’autre, en fonction du degré de mélange la faune chimiosynthétique qui le compose. du fluide à l’eau de mer. Pour ce faire, les niveaux d’impré­gnation en radioéléments de certains organismes (mou- En dépit du caractère extrême de ces envi- les, crevettes) qui colonisent ces systèmes ronnements, de nombreuses espèces, pour ont été déterminés. La radioactivité mesurée la plupart endémiques, sont présentes dans (U et Th par ICP-MS, Po et Pb par comptage la zone de mélange entre le fluide hydrother- alpha) est supérieure d’un à deux ordres de mal et l’eau de mer, où les conditions sont grandeur à celle mesurée dans les organismes extrêmement fluctuantes. La biomasse peut côtiers (figure 2). De telles valeurs révèlent atteindre 50 kg de matière vivante par mètre une exposition chronique à une toxicité radio- carré mais la diversité spécifique est relative- logique et chimique. ment faible. Cette « explosion » de vie dans un milieu sans lumière, où la quantité de L’étude des niveaux d’imprégnation par les matière organique venant de la surface est contaminants est d’un intérêt considérable sans rapport avec les biomasses observées par pour la compréhension des phénomènes ailleurs, a surpris l’ensemble de la commu- écotoxicologiques, particulièrement la bio­ nauté scientifique. La découverte dans les accumulation et les transferts par les chaînes tissus de beaucoup de ces organismes de trophiques. L’objectif est ainsi de mettre en bactéries capables d’utiliser l’énergie libérée relation les niveaux d’imprégnation établis par la transformation chimique de certains et le développement par les organismes composés du fluide hydrothermal, en parti- étudiés d’une résistance à la forte toxicité culier l’hydrogène sulfuré, a remis en question environnante, indispensable à leur survie. les processus de la genèse de la vie sur Terre. Le premier objectif du projet mené par l’IRSN est de valider l’hypothèse d’une radioactivité naturelle élevée au sein de l’écosystème hydrothermal et notamment dans IRSN - Rapport scientifique et technique 2008 71
