Quantité, comportement et devenir d'une contamination

Nous voilà réunis pour ce premier volet consacré à l'écotoxicologie. Aujourd'hui, on évalue l'importance d'une contamination dans l'environnement, sa répartition et son évolution dans le temps.
Tout le monde est là ? On peut commencer ? Alors c'est parti.

D'abord, c'est quoi, l'écotoxicologie ?
L'écotoxicologie (écotox pour les intimes) c'est une discipline scientifique qui étudie l'action et le comportement des agents polluants dans l'environnement. Il existe plusieurs sortes de pollution (chimique, sonore, lumineuse...) mais je ne parlerai que de la contamination chimique de l'eau et du sol.

Les contaminations sont toujours d'origine humaine ?
Non, même si on est plutôt doués pour saccager les milieux naturels, la pollution ne vient pas obligatoirement des activités humaines.
Par exemple, les volcans rejettent d'énormes quantités de métaux (cuivre, zinc, fer, plomb..) et de gaz en tous genres autour d'eux pendant les éruptions volcaniques. La lave refroidie reste très riche en métaux et en minéraux.

Éruption du Piton de la Fournaise, à la Réunion.

 Comment savoir à quel point un milieu est contaminé ?
Le plus simple c'est de mesurer la concentration de la substance recherchée à l'endroit où elle est relâchée dans la nature, à la sortie d'une station d'épuration par exemple, et de la comparer à une valeur limite.
Cette valeur limite est définie par un organisme public (l'AFNOR par exemple) d'après les travaux d'autres organismes (INRA...).

De l'eau rejetée dans une rivière après avoir été purifiée dans une station d'épuration.

Et si on n'a pas de point de départ de cette pollution, on fait comment ?
Si on n'a pas de point de départ, alors la science entre en jeu !
Pour évaluer la contamination, on effectue des prélèvements de sol et d'eau qui seront analysés en laboratoire pour savoir dans quel compartiment le polluant s'est fixé, et dans quelles proportions.
On dose aussi les contaminants dans des organismes modèles, mais comme c'est plus complexe je donnerai plus de détails dans un autre article.

Un compartiment ? Pourquoi on parle de meubles, d'un seul coup ?
Ici, un compartiment désigne un milieu comme le sol, l'air ou l'eau dans lequel vivent les organismes et où la contamination peut se propager.
Et effectivement, dans un autre contexte, ça désigne une partie d'un meuble, un tiroir par exemple.

Une commode pleine de compartiments : les tiroirs. Mais rien de scientifique ici.

 Comment on sait dans quel compartiment le polluant va se fixer ?
En fait, un polluant ne se fixe jamais à 100 % dans un compartiment, c'est plutôt une tendance.
On peut prévoir cette tendance en comparant la molécule recherchée à d'autres molécules proches, qui auront en général des propriétés similaires.
Mais dans le cas des plastiques ou des nanoparticules par exemple, il n'y a pas toujours de référence pour prévoir ces propriétés, alors on dose la molécule recherchée dans les différents compartiments.
En général, une molécule hydrophobe se fixe plutôt dans le sol alors qu'une molécule hydrophile reste surtout dans l'eau.

Comment sait-on qu'une molécule est hydrophile ou hydrophobe ?
Une molécule est hydrophile si elle peut se dissoudre dans l'eau. Si ce n'est pas le cas, on dit qu'elle est hydrophobe.
 Attention, ça devient un peu technique ici.
Pour savoir si une molécule est hydrophile ou non, il faut la regarder en détail:

- Si elle contient principalement des atomes de carbone et d'hydrogène (on parle de molécule organique) alors elle est hydrophobe. Parmi les hydrophobes, on retrouve le cholestérol, la cire et l'huile.

Formule chimique du cholestérol. Le cholestérol est constitué d'un grand nombre d'atomes de carbone pour très peu d'oxygène: c'est une molécule hydrophobe.

- Si elle contient peu d'atomes de carbone mais des atomes comme l'oxygène ou le chlore, alors la molécule est hydrophile. Une molécule qui porte une charge électrique est elle aussi hydrophile. Par exemple, le méthanol, l'éthanol, les ions métalliques (Cu2+, Fe2+...) ou le sel (Na+, Cl-) sont tout à fait hydrophiles.

La formule chimique de l'éthanol, l'alcool présent dans les boissons alcoolisées.

Bien sûr il existe des nuances, par exemple une molécule organique avec des atomes d'oxygène ou de chlore sont un peu plus hydrophiles.
Par exemple, les PCB (biphényls polychlorés) sont des molécules riches en atomes de carbone, donc principalement hydrophobes, mais elles présentent un certain nombre d'atomes de chlore, ce qui les rend un peu plus hydrophiles.

Formule chimique de quelques PCB. Ils sont tellement nombreux que chaque nouvelle molécule identifiée est numérotée.

Le milieu aussi apporte une nuance: une molécule dissoute dans l'alcool ou un détergeant se mélangera plus facilement dans l'eau.

Combien de temps le milieu reste pollué ?
 Tout dépend de l'affinité de la molécule avec l'eau: une molécule très hydrophile sera éliminée quand l'eau du milieu sera renouvelée (ce qui est rapide dans une rivière mais bien plus long dans un lac ou un estuaire) alors qu'une molécule hydrophobe s'accroche (on dit qu'elle s'adsorbe) aux molécules organiques du sol, et reste donc beaucoup plus longtemps dans le milieu.

Alors, lequel est le plus toxique, hydrophile ou hydrophobe ?
C'est compliqué de répondre, la toxicité dépend de la molécule, de la dose, de la durée d'exposition.
Mais ce qui est sûr, c'est qu'une molécule hydrophile sera facilement absorbée par les organismes aquatiques puisqu'elle circule dans l'eau, alors qu'une molécule hydrophobe aura tendance à rester dans le sol. Dans ce cas ce sont les organismes du sol qui sont vulnérables.

Voilà pour cette première partie, j'espère qu'elle vous aura plu et que vous aurez appris quelque chose.
N'hésitez pas à laisser un commentaire, vos impressions ou vos conseils, je les lirai avec joie !

A la prochaine !


Sources

Sites Internet
Définition écotoxicologie
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cotoxicologie
Définir les valeurs limites dans l'environnement de travail (ANSES)
https://www.anses.fr/fr/content/les-valeurs-limites-biologiques-pour-les-agents-chimiques-en-milieu-professionnel
Teneur du sol en métaux : rapport de l'INRA
http://www7.inra.fr/lecourrier/assets/C22Baize.pdf
Définition de compartiment écologique
https://www.dictionnaire-environnement.com/compartiment_environnemental_ID3571.html
Définition hydrophile
 https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-hydrophile-14644/
Définition hydrophobe
 https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-hydrophobe-12597/

Images
Volcan en éruption
https://www.reunion.fr/sites/crt-reunion/files/styles/gallery_lightbox/public/content/images/volcan198_eruption_piton_de_la_fournaise_05_2015_-_credit_irt_-_luc_perrot_dts_06_2019.jpg?itok=wjAJl014
Eau rejetée après passage en station d'épuration
http://2.bp.blogspot.com/_NmSElZ5qEJA/TIuJTTUTxyI/AAAAAAAAAA8/ERlU4W_lajM/s1600/eau.jpg
Commode
http://www.sweetmango.fr/1881/commode-design-bois-multi-tiroirs.jpg
Formule chimique du cholestérol
https://rockland-inc.com/uploadedImages/ProductsStatic/Chemical-structure-of-cholesterol.jpg
Formule chimique de l'éthanol
http://4.bp.blogspot.com/-ywhTxfKgy9c/T_n6Sm8ug5I/AAAAAAAAABg/EJEUhC_QlTE/s1600/Ethanol-CRC-MW-trans-3D-balls.png

Articles scientifiques
M. Couderc, F. Gandolfi et al. "Levels and distributions of organic pollutants in subtidal sediments from the Loire estuary: are there any relationships with TTR-binding activity ?" Journal of Sea Research (2016)

L'écotoxicologie, sommaire

Fichus arbres, j'ai encore des feuilles plein les cheveux !
Ah, vous voilà.
Jusqu'ici, j'ai traité de sujets insolites ou simplement intéressants comme la taille des arbres, les nanoparticules, les herbes roulantes du désert ou même la recette du bonheur.
Aujourd'hui, j'aimerais vous parler de la discipline que j'ai étudié en cours, l'écotoxicologie. Il y a beaucoup à dire, alors je développerai ce sujet sur cinq articles :

1. Quantité, nature et répartition du contaminant dans l'environnement

2. Effets d'une ou plusieurs contaminations sur un organisme modèle

3. Toxico-cinétique : que devient le contaminant dans l'organisme ?

4. Bioaccumulation: la chaîne alimentaire

5. Stress oxydant: comment, pourquoi, première extinction de masse

Tous ces articles sont en préparation, j'espère que vous apprécierez.
A bientôt !

La trogne ou "arbre têtard", technique ancestrale de rentabilisation des arbres

Une trogne ? C'est quoi une trogne ?
La trogne, c'est un arbre taillé d'une façon particulière.
C'est assez reconnaissable d'ailleurs : le tronc est large, boursouflé, parfois creux, les branches (quand il y en a) sont épaisses et noueuses, et au sommet on trouve des branches plus fines, très droites et verticales.
En gros, ça ressemble à ça :

Une trogne dans une haie. Le tronc large et les rameaux verticaux sont caractéristiques.

L'arbre est creux ? C'est normal ?
Oui, c'est tout à fait normal. Pendant la formation de la trogne, des mousses et des champignons rongent le sommet de l'arbre, qui se développe autour de cette blessure. Et comme on taille toujours au même endroit, les champignons mangent de plus en plus le bois, qui devient finalement creux. On trouve d'ailleurs un excellent engrais au fond des trognes qu'on appelle "le sang de la trogne". Tout un programme.

Et ça vient d'où en fait ?
Cette technique de taillage des arbres est très répandue en Europe, et elle est très ancienne puisqu'elle était très répandue au Moyen-Age.
D'ailleurs en France, il y aurait 250 noms pour la désigner !
On peut entendre le nom de "trogne" en Anjou, mais aussi "émousse" en Mayenne, "ragosse" en Bretagne...
Aujourd'hui, on peut trouver des trognes à la campagne dans les haies, les champs, les prairies...
Mais aussi en ville dans les cours d'école ou le bord des routes. Oui, je parle bien des platanes !

Des platanes en ville, au bord d'une route. Ils sont taillés en candélabres (une variante de la trogne) pour ne pas prendre trop de place

En quoi ça consiste une trogne, en fait ? Comment on passe d'un arbre ordinaire à cette apparence si... hem... particulière ? 
Alors c'est assez simple, mais pour cela on va avoir besoin de voir l'anatomie d'un arbre.

Pour faire une trogne, on a besoin d'un arbre (évidemment) qui a atteint la taille désirée, disons 2 mètres de haut. Pendant l'hiver, le houppier, c'est-à-dire la tête de l'arbre, qui comprend l'ensemble des branches, va être coupé à la base. On laisse uniquement le tronc.
Puis, régulièrement, toujours en hiver, on coupe de nouveau ce qui repousse. Il peut y avoir jusqu'à six ans entre deux tailles, pour que les branches soient assez épaisses..
Au bout de quelques dizaines d'années, on obtient une belle trogne !

Evidement, il y a plein de variations possibles sur le thème de la trogne, comme le "candélabre" : c'est une trogne à qui on a laissé quelques branches latérales. Il ne vous rappelle rien ?

Le saule cogneur (Harry Potter) a été taillé en candélabre. Un volontaire pour essayer ?

Est-ce qu'on peut faire une trogne à partir de n'importe quel arbre ?
On peut obtenir une trogne à partir d'un grand nombre d'essences d'arbres, en général des feuillus :
le platane, le saule, le chêne, le charme, le frêne...
Par contre, il est déconseillé d'essayer avec des arbres fruitiers à noyaux (abricotiers...), les épineux (sapins) ou le noyer.
Néanmoins, on peut faire une trogne avec des plantes qui ne sont pas des arbres, tant qu'elles produisent du bois, comme la vigne.

Une vigne taillée en candélabre

A quoi ça sert de mutiler un arbre comme ça ?
En fait, tailler un arbre de cette manière, à défaut d'être esthétique, présente plein d'avantages, à commencer par l'arbre: sa longévité augmente, comme la production de bois, et s'il est assez grand, il sera protégé contre les herbivores, qui ne pourront pas brouter les branches basses et blesser l'arbre.

Autre avantage, une trogne donne un coup de pouce à la biodiversité locale :
l'arbre sert de support pour de nombreuses plantes comme le lierre, le sureau noir, le fusain...
Il sert d'abri pour des animaux (oiseaux, grenouilles, insectes, petits mammifères...)

D'accord, mais l'Homme, à quoi ça lui sert ?
Le bois du tronc permet de fabriquer des meubles ou des poutres de charpente pour les maisons ou les bateaux.
Les rameaux, coupés régulièrement, servent de piquets, de manches d'outils, de bois de chauffage ou bien de fourrage s'ils sont coupés assez tôt.
Enfin, le "sang de la trogne" sert d'engrais pour les jeunes pousses, les légumes, les céréales.

Ah oui, c'est plutôt utile.
Et ce n'est pas fini !
Une trogne peut servir de repère sur une route: il peut indiquer le chemin vers une maison particulière par exemple.
Les tilleuls servaient parfois à abriter les pistes de danse de la pluie:

Un tilleul à danser en Belgique, à Macon, près d'une église.

Pendant la Première Guerre Mondiale, les trognes ont servi à cacher des armes, des hommes en fuite, et même de poste de guet ! Pour cette dernière utilité, on utilisait des fausses trognes, blindées et peintes pour ressembler à des arbres.
Qui irait soupçonner un arbre ?

Mon avis
J'ai toujours vu ces drôles d'arbres, ici et là, en me demandant quelle espèce de plante pouvait donner ce résultat à l'esthétique... discutable. Jusqu'ici, je n'avais jamais compris que ce que je voyais faisait partie du patrimoine culturel de mon pays, et que ça pouvait avoir une fonction.
C'est aussi ça la science, elle permet de répondre à des questions de la vie de tous les jours !

Cependant, maintenant que je comprends mieux la nature de cette forme d'arbres, je ne peux pas m'empêcher de comparer les trognes à des zombies sans tête, bossus et rongés par la mousse et les champignons.
Peut-être un peu trop d'anthropomorphisme de ma part ?

Néanmoins, ces arbres sont coupés régulièrement, encore et encore, pour produire toujours plus de bois. Pendant ce temps, les mousses, les champignons et les insectes les rongent de l'intérieur jusqu'à les creuser entièrement.
J'ai l'impression que c'est une chance pour eux de ne pas avoir de système nerveux.

Pour aller plus loin
Je vous laisse un lien vers la chaîne Avenir Permaculture qui parle de la taille des arbres, mais pas seulement :
https://www.youtube.com/channel/UC-9_Sm-wqs2SVpc_jIkHCrA


Sources
Pages Internet:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Trogne_(arbre)#Patrimoine_naturel_et_culturel
https://jardinage.ooreka.fr/astuce/voir/309699/arbre-tetard

Images:
Tilleul à danser
http://www.tilleuls-a-danser.eu/images/illustrations/TaD_Macon.jpg

Trogne
http://www.ecobalade.fr/sites/default/files/styles/slideshow_detail_balade_full/public/PHOTO_balade/trogne-credit-pays-de-vendome_0.jpg?itok=tP63VqwB

Platanes au bord d'une route
https://static.actu.fr/uploads/2017/03/25438-170307130200317-01.jpg

Anatomie d'un arbre
http://encyclopedie_universelle.fracademic.com/pictures/encyclopedie_universelle/arbre.png

Saule cogneur
https://www.encyclopedie-hp.org/wp-content/uploads/sites/4/2016/02/willow.jpg

Vigne taillée
http://www.la-wine-ista.com/wp-content/uploads/2015/01/gobelet-apres.png

Documentaire ARTE sur la trogne :