RadIoactIvIté cHEz lES oRgaNISMES de sites

flashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfo
70 Rapport scientifique et technique 2008 - IRSN
Sabine CHARMASSON, Antoine LE FAOUDER
Laboratoire d’études radioécologiques en
milieux continental et marin
Les sources hydrothermales localisées
le long des dorsales océaniques sont connues
depuis la fin des années 1970. Elles consti-
tuent certainement l’une des plus grandes
dé couvertes de ces trente dernières années
en océanographie et dans le domaine du
fonctionnement des écosystèmes.
La circulation hydrothermale prend nais-
sance dans le réseau de fissures et de cre-
vasses qui se développe au cours du
refroidissement du magma. L’eau de mer,
dense et froide, s’infiltre par ces anfractuo-
sités au sein de la croûte océanique et cir-
cule au contact des roches volcaniques.
À l’approche des chambres magmatiques,
elle s’échauffe par conduction et voit sa
densité diminuer. L’eau de mer lessive les
roches basaltiques et sa composition
physico-chimique évolue : elle se réchauffe,
s’acidifie, se charge en sels minéraux, en
éléments métalliques (Zn, Mn, Fe, Si), en
radioéléments (familles U-Th) et en gaz dis-
sous. Sous l’effet de la pression, le fluide
ainsi formé (re)jaillit au niveau du plancher
océanique en des points focalisés. Lorsque
le fluide atteint le fond de l’océan, son refroi-
dissement brutal, dû au fort gradient ther-
mique, provoque la précipitation massive des
éléments transportés (figure 1). En s’accu-
mulant, les particules finissent par construi-
re des cheminées, d’où leur nom de
« fumeurs », qui peuvent atteindre jusqu’à
2 m de diamètre et 15 m de hauteur, par
lesquelles le fluide chaud continue de sortir.
La composition du fluide hydrothermal, son
débit et sa température sont variables d’un
site à l’autre et même d’un point d’émission
RADIOACTIVITÉ
CHEZ LES ORGANISMES de sites
hydrothermaux sous-marins
1.13
Eau de mer
Zone de mélange
Communautés biologiques
Panache
hydrothermal
Processus chimiques
et biologiques
Resuspension
Particules formées à basse T °C
Érosion
Accumulation
Particules formées à haute T °C
Apport du panache
Émission
du fluide
hydrothermal
350 °C
2 °C
a b
cd
Figure 1 a) Fumeur noir. b) Schéma de fonctionnement d’une source hydrothermale.
c) Essaim de crevettes. d) Colonie de modioles.
a b
c d

flashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfoflashinfo
IRSN - Rapport scientifique et technique 2008 71
à l’autre, en fonction du degré de mélange
du fluide à l’eau de mer.
En dépit du caractère extrême de ces envi-
ronnements, de nombreuses espèces, pour
la plupart endémiques, sont présentes dans
la zone de mélange entre le fluide hydrother-
mal et l’eau de mer, où les conditions sont
extrêmement fluctuantes. La biomasse peut
atteindre 50 kg de matière vivante par mètre
carré mais la diversité spécifique est relative-
ment faible. Cette « explosion » de vie dans
un milieu sans lumière, où la quantité de
matière organique venant de la surface est
sans rapport avec les biomasses observées par
ailleurs, a surpris l’ensemble de la commu-
nauté scientifique. La découverte dans les
tissus de beaucoup de ces organismes de
bactéries capables d’utiliser l’énergie libérée
par la transformation chimique de certains
composés du fluide hydrothermal, en parti-
culier l’hydrogène sulfuré, a remis en question
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’éco-
système hydrothermal et notamment dans
la faune chimiosynthétique qui le compose.
Pour ce faire, les niveaux d’impré gnation en
radioéléments de certains organismes (mou-
les, crevettes) qui colonisent ces systèmes
ont été déterminés. La radioactivité mesurée
(U et Th par ICP-MS, Po et Pb par comptage
alpha) est supérieure d’un à deux ordres de
grandeur à celle mesurée dans les organismes
côtiers (figure 2). De telles valeurs révèlent
une exposition chronique à une toxicité radio-
logique et chimique.
L’étude des niveaux d’imprégnation par les
contaminants est d’un intérêt considérable
pour la compréhension des phénomènes
écotoxicologiques, particulièrement la bio-
accumulation et les transferts par les chaînes
trophiques. L’objectif est ainsi de mettre en
relation les niveaux d’imprégnation établis
et le développement par les organismes
étudiés d’une résistance à la forte toxicité
environnante, indispensable à leur survie.
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).
1 10 100 1 000
234U
Concentration en activités
(
B
q
.k
g
-1 dwt
)
M. fortunata
M. fortunata
B. azoricus
B. azoricus
B. azoricus
B. azoricus
M. galloprovincialis