Rédigé par Marie Heydon, post-doctorante au Laboratoire d’Océanographie de Villefranche
Marie a rejoint le projet PREVENT en 2025 après avoir obtenu un doctorat en géochimie au laboratoire Géoscience Environnement Toulouse.
Son travail dans PREVENT porte sur l’étude du transfert des métaux traces et des contaminants (lithium, mercure, microplastiques) le long du continuum allant de la fraction dissoute au zooplancton. Elle combine suivi de terrain et expérimentations en conditions contrôlées.
En Novembre 2025, une expérience en conditions semi contrôlées dans des minicosmes a été réalisée au Laboratoire d’Océanographie de Villefranche dans le cadre du WP1 du projet PREVENT. L’objectif de cette étude est d’évaluer le transfert de contaminants historiques et émergents de la colonne d’eau jusqu’au phytoplancton et zooplancton.
Pendant 3 semaines intenses, des chercheurs, techniciens et étudiants ont mis en place et réalisé cette expérience. Ingénieurs, biologistes, chimistes, toutes les compétences ont été mobilisées pour cette expérience conséquente !
💡 Qu’est-ce qu’un minicosme ?
Un minicosme est un système expérimental qui reproduit, à petite échelle, le fonctionnement d’un écosystème marin réel. Dans notre étude, il s’agit de cuves de 300 L en polyéthylène haute densité (PEHD), spécialement conçues pour mener des expériences semi-contrôlées tout en conservant un certain réalisme écologique.
Ces dispositifs permettent de contrôler précisément plusieurs paramètres essentiels :
- la lumière, les minicosmes sont équipés d’un couvercle de LEDS (A) dont l’intensité et le spectre peuvent être ajustés pour reproduire différentes conditions naturelles, et suivis par un capteur de rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) (B)
- l’agitation, assurée par des pales rotatives (E)
- la présence d’organismes, pour introduire ou exclure certaines espèces et suivre leurs intéractions
- la composition de l’eau, c’est-à-dire les caractéristiques physico-chimiques et l’apport éventuel d’éléments externes comme des polluants
- l’échantillonnage, facilité par un point de prélèvement dédié (C,D) permettant de suivre l’évolution du système sans le perturber
- la dynamique verticale, qui permet à la matière de se déposer au fond et d’être collectée via des trappes à sédiment (F), afin de suivre son exportation.
Grâce à ces caractéristiques, les minicosmes offrent un compromis entre maîtrise expérimentale et conditions proches du réel.
🦠Phase 1 : remplissage et focus sur la biologie
Après une importante préparation technique des minicosmes incluant l’installation et la calibration des LEDs reproduisant la lumière reçue à 5 m de profondeur et imitant le cycle jour/nuit, la mise en place de pales d’agitation (Guillaume Herment et Pierre Urrutti) et le nettoyage à l’acide des minicosmes pour éliminer toutes traces de métaux, l’expérience est prête à démarrer.
Les 9 minicosmes de 300 L ont été rincés et remplis avec de l’eau de la rade de Villefranche, pompée in-situ et filtrée à 160 µm pour conserver uniquement la communauté phytoplanctonique naturelle.
En parallèle, du zooplancton vivant a été collecté à bord du bateau la Sagitta III grâce à un filet modifié (Fabien Lombard) puis mis sous agitation dans une salle thermorégulée afin d’éliminer la matière morte et de séparer le zooplancton en 9 fractions égales.
Le zooplancton collecté a été caractérisé par le scanner ZooScan (PIQv) pour compter et identifier les organismes zooplanctoniques ajoutés dans les minicosmes. Lors de cette expérience, ce sont des copépodes (environ 2000 par minicosmes, d’environ 1 mm) qui ont été principalement ajoutés.
Après un premier prélèvement pour caractériser les conditions initiales de la rade de Villefranche, des nutriments (nitrates, silicates, phosphates et vitamines) ont été ajoutés uniformément dans les minicosmes pour nourrir le phytoplancton et assurer leur développement (Marie Heydon). Lors de cette première phase, les concentrations en nutriments (Maryline Montanes), certains paramètres photosynthétiques (Benjamin Bailleul et Marie-Lou Diss) et le comptage et la distribution de taille des cellules (Amélie Talec) ont été analysés quotidiennement pour évaluer la croissance et l’état physiologique du phytoplancton.
🧪 Phase 2 : ajout des contaminants
Une fois le développement phytoplanctonique bien installé, il est temps d’ajouter les différents contaminants que le projet a pour but d’étudier.
Chaque minicosme a reçu un traitement différent :
- Contrôle (M6) : rien n’a été ajouté, ce minicosme sert à vérifier le développement du phytoplancton et du zooplancton sans contamination du milieu
- Métaux (M4, M3 et M9): ajouts de fer (Fe), manganèse (Mn), zinc (Zn), lithium (Li), cobalt (Co), cadmium (Cd), cuivre (Cu), nickel (Ni) à différents niveaux de concentrations (TMs +, TMs ++, TMs +++)
- Microplastiques (MPs) (M5 et M7) : ajout de fragments de polypropylène dégradés de manière réaliste par des UV (MP+, MP++)
- « combinés » (M1, M2 et M8) : combinaisons de MPs, métaux et Li à différentes concentrations
Les niveaux de MPs et métaux ont été définis à partir des concentrations actuellement mesurées dans le gyre pacifique (MPs) et dans la rade de Villefranche (métaux), puis ajustés selon des projections d’augmentation future afin d’obtenir des enrichissements réalistes et non toxiques pour la biomasse.
🥼 Phase 3 : Échantillonnage et suivi du transfert
Une fois les contaminants ajoutés, l’objectif est d’échantillonner régulièrement afin de suivre leur évolution et transfert. Mais pour cela il est crucial de ne pas contaminer les échantillons ! Tout d’abord les minicosmes sont placés dans un container type “salle blanche”, c’est-à-dire un espace où la contamination est contrôlée grâce à une filtration d’air en continu. Les préleveur.euse.s (Laurine Payant, Cécile Guieu et Matthieu Bressac) doivent alors s’équiper dans un sas (sabots, blouses, charlottes et doubles gants) pour ne pas le contaminer. Le matériel de prélèvement ainsi que les différents flacons ont été préalablement nettoyés selon des protocoles stricts, spécifiques à chaque paramètre analysé.
Lors d’un prélèvement, l’eau est échantillonnée à l’aide d’un tuyau par écoulement gravitaire. Selon les paramètres analysés, l’eau est soit collectée brute (paramètres particulaires), soit filtrée par une capsule de filtration à 0.22 µm (paramètres dissous) pour éliminer les particules en suspension, soit filtrée à 100 µm pour enlever seulement les grosses particules.
Après l’ajout des contaminants, les prélèvements ont été réalisés au bout de 2h, 6h, 12h et 24h puis quotidiennement pendant 10 jours. Différents paramètres seront analysés, comprenant la biologie, matière organique et colloïdes, métaux traces et Li, microplastiques et la toxicité :
Au total plus de 2000 échantillons sont prélevés pour analyse. Une fois prélevés, les échantillons sont amenés au laboratoire pour être traités ou analysés.
🧪 Phase 4 : Traitement des échantillons
Selon les paramètres analysés, les échantillons sont soit analysés immédiatement, soit conservés en vue d’analyses ultérieures, soit soumis à des traitements complémentaires avant analyse. Par exemple, les échantillons d’eaux brutes sont filtrés avec des rampes de filtration (Nathalie Vigier) (A) sur différents filtres (B) pour récupérer les particules destinées aux analyses de pigments, carbone, azote, microplastiques et quotas en métaux et Li du phytoplancton. Afin d’estimer l’export de carbone, de microplastiques et de métaux/Li les trappes à sédiments (C) sont collectées et triées chaque jour (Marie-Lou Diss et Nathalie Leblond) (D). Les échantillons dissous subissent aussi différents traitements : acidifiés puis pré concentrés (Emmanuelle Uher et Laurine Payant) (E) pour analyser les métaux, filtrés à nouveau pour séparer les colloïdes (Marie Heydon). Les échantillons filtrés à 100 µm sont fixés (Amélie Talec) (F) pour des analyses ultérieures en microscopie et cytométrie.
🔬 Et après ?
Une fois l’expérience terminée, le travail est loin d’être fini ! Les nombreux échantillons prélevés vont maintenant être analysés et interprétés afin de mieux comprendre comment les contaminants historiques et émergents se transfèrent de la colonne d’eau jusqu’au phytoplancton et au zooplancton.
👉 La suite très bientôt !