Glyphosate, érosion des sols et remobilisation de la chlordécone dans les milieux marins antillais : des effets en cascade
Glyphosate, érosion des sols et remobilisation de la chlordécone dans les milieux marins antillais : des effets en cascade
Comment votre parcours vous a-t-il amené à travailler sur les pesticides, et plus particulièrement sur le glyphosate?
Pierre Sabatier : Enseignant-chercheur, je suis maître de conférences en géologie au laboratoire EDYTEM (Environnements, Dynamiques et Territoires de Montagne) de l’Université Savoie Mont Blanc et du CNRS (INEE). Je travaille principalement sur les carottes de sédiments afin de reconstituer les effets des activités humaines, du climat et de la géodynamique sur les socio-écosystèmes. Mon laboratoire s’intéresse principalement aux environnements de montagne ; il n’était donc pas forcément évident, a priori, d’aller mener des recherches aux Antilles …
Tout est parti d'une première étude menée ici, en Savoie, et publiée en 2014. Nous avons travaillé sur un petit bassin viticole autour du lac de Saint André où nous avons prélevé une carotte de sédiments. L’analyse de ces échantillons a permis de reconstituer précisément l’évolution du bassin versant sur le dernier siècle et l’historique des usages de pesticides. A partir de là, nous avons cherché à établir un lien entre les pratiques viticoles en amont et les pesticides retrouvés dans les sédiments du lac, en aval.
Nous avons en particulier travaillé sur le DDT, pesticide organochloré persistant, massivement utilisé en viticulture avant son interdiction en 1972. Dans la carotte de sédiments, nous le retrouvons bien sur la période correspondant à son utilisation mais, et c’est plus étonnant, sa concentration augmente fortement à partir du milieu des années 1990, soit près de vingt ans après son interdiction !
Notre découverte majeure a été la mise en évidence d’un lien entre le glyphosate, herbicide extrêmement courant, et la recrudescence de l’insecticide (DDT) dans le bassin. On constate en effet qu’à partir du milieu des années 90, lorsque l'usage du glyphosate s'est fortement développé, l'érosion des sols a augmenté fortement, et cela a coïncidé avec une hausse très importante des concentrations de DDT ancien dans les sédiments du bassin, alors même que celui-ci n’était plus utilisé depuis 20 ans.
Cela s’explique par le fait que l’herbicide détruit la végétation entre les rangées de vigne et laisse les sols à nu, les rendant beaucoup plus vulnérables aux intempéries. Les précipitations accentuent alors l’érosion des sols qui gardent la mémoire des utilisations anciennes de pesticides, et notamment du DDT, particulièrement persistant dans l’environnement. Ce dernier va pour ainsi dire « remonter à la surface » et être transféré dans les milieux aquatiques - le lac, les nappes phréatiques - par le ruissellement des particules fines. C'est ce que l'on appelle la « remobilisation » ; certains chercheurs parlent même de « résurrection » des pesticides.
A la suite de cette étude, comment votre équipe est-elle passée de la Savoie aux Antilles ?
P. S : A partir de cette découverte, nous avons voulu vérifier si ce schéma de fonctionnement – usage d'herbicides → augmentation de l'érosion des sols → remobilisation d'insecticides interdits – pouvait s'observer dans un autre contexte, porteur de grands enjeux, sanitaires et environnementaux. Un article d’un numéro de La Recherche sur les pesticides couvrait notre étude et comprenait également un encart sur la chlordécone. Sa lecture nous a intrigués et conduits à nous demander si cette même chaîne de processus pouvait être à l'œuvre dans les zones contaminées de Guadeloupe et de Martinique.
Nous avons monté un projet de recherche sur la Martinique et la Guadeloupe, d'abord financé entre 2017 et 2018 par l’INSU du CNRS, puis cofinancé en 2018 par le Labex DRHIIM, dans le cadre de France 2030.
En Guadeloupe et en Martinique, nous avons ainsi mesuré en parallèle le glyphosate et la chlordécone et ses dérivés dans des carottes sédimentaires marines et sur les sols. Cela nous a permis de reconstituer l'évolution de la présence de ces molécules, d’observer leur évolution et leurs interactions.
Nos terrains se concentraient principalement sur des baies, avec des prélèvements de carottes de sédiments en mer. Nous avions également un volet axé sur les bassins versants agricoles, de canne à sucre et bananeraies, pour essayer de quantifier l'érosion des sols.
Aux Antilles comme en Savoie, le couvert végétal protège le sol de l’impact des précipitations : une végétation maintenue entre les rangs des bananiers amortit cet impact et limite l'érosion. Inversement, un sol désherbé est d’autant plus exposé à ce phénomène que les feuilles des bananiers concentrent les gouttes de pluie, ce qui renforce leur pouvoir érosif.
LabEx DRIIHM
Le LabEx DRIIHM (Dispositif de Recherche Interdisciplinaire sur les Interactions Hommes-Milieux) regroupe aujourd'hui 14 Observatoires Hommes-Milieux (OHM), des dispositifs d'observation des socio-écosystèmes impactés par des événements d'origine anthropique. Créés par le CNRS-INEE en 2007, ces OHM sont répartis entre la France métropolitaine (Provence, Pyrénées, Vallée du Rhône, littoral méditerranéen, Moselle, Haut-Rhin), les outre-mer (Guyane française et Guadeloupe) et l'étranger (Portugal, Sénégal, Canada, États-Unis, Chili, Maroc).
Le LabEx DRIIHM a été conçu pour animer la communauté des OHM et favoriser l'interdisciplinarité, indispensable à l'étude et à la compréhension des socio-écosystèmes complexes. Il s'appuie pour cela sur plusieurs outils : appels à projets de recherche exploratoires, projets inter-OHM, contrats postdoctoraux, ouvrages de synthèse consacrés à des problématiques communes, séminaires annuels, actions transverses en matière de gestion et de mise à disposition des données, etc.
Le bilan de DRIIHM est substantiel. En treize ans, il a fédéré une communauté de plus de 1 500 chercheurs, issus de 200 unités de recherche, ainsi que 450 acteurs des territoires. II a soutenu plus de 1 075 projets de recherche et contribué à la formation de 240 doctorants et 125 postdoctorants. Il a démontré sa capacité à produire des connaissances opérationnelles au service de la décision publique, de la gestion durable des milieux, de l'aménagement des territoires et du renforcement de leur résilience. De cette dynamique découle une production scientifique importante, avec plus de 3 800 publications et productions recensées, dont plus de 900 articles, 168 chapitres d'ouvrage et 29 ouvrages.
Si le glyphosate accentue cette érosion, quels sont ses liens avec les phénomènes de remobilisation observés sur vos terrains antillais ?
P. S : La chlordécone est stockée dans les sols et se dégrade peu. Deux voies de transfert existent. La première correspond à la migration des molécules de chlordécone des sols vers les nappes phréatiques. La seconde est liée à l'érosion des sols : des particules fines, dans lesquelles la chlordécone est piégée, sont arrachées par les précipitations, entraînées par le ruissellement, puis transportées par les cours d'eau jusqu'au milieu marin. C'est cette seconde voie de transfert que nous avons étudiée.
D'autres travaux ont montré que la chlordécone ainsi transférée est ensuite intégrée aux chaînes trophiques. Elle est d'abord absorbée par le phytoplancton, puis passe au zooplancton qui s'en nourrit, avant d'être transférée aux poissons, puis aux prédateurs situés plus haut dans la chaîne alimentaire. À chaque niveau trophique, les concentrations en chlordécone augmentent. C'est notamment pour cette raison que certaines zones de Guadeloupe sont aujourd'hui interdites à la pêche, les concentrations en chlordécone y étant trop élevées.
Il existe donc un risque que la zone de contamination, initialement liée à l'épandage du pesticide, s'étende progressivement ?
P. S : Oui, à partir de la zone contaminée, par le ruissellement dans les cours d’eau, les zones où les cours d’eau vont déborder, puis bien sûr en mer plus largement, mais c’est difficile à quantifier… On en retrouve mêmes dans les baleines, qui mangent aussi des organismes marins…
En quoi les méthodes sédimentologiques, géochimiques et géochronologiques déployées ont-elles été particulièrement pertinentes ?
P. S : C’était une démarche assez inédite appliquée à ce contexte ; aucune étude n'avait jusqu'alors exploré les liens entre le glyphosate et la chlordécone. L'intérêt d'une carotte de sédiments réside dans sa structure stratigraphique : elle permet de remonter dans le temps, de reconstituer l'évolution des phénomènes et d'en éclairer les relations de causalité.
Ce que l’on a observé de manière cohérente à travers ces carottes de sédiments, qu’elles aient été prélevées en Martinique ou en Guadeloupe, c'est que l'on peut vraiment retracer tout l'historique de l'utilisation de la chlordécone : c’est ce que nous appelons l’effet « mémoire des sols ». Les concentrations sont élevées lorsque l'insecticide commence à être utilisé, dans les années 1970, puis diminuent après son interdiction aux États-Unis en 1978. Elles augmentent de nouveau lorsque la chlordécone est produite au Brésil et commercialisée aux Antilles, jusqu’à sa quasi disparition à partir de 1993, lorsque le produit est définitivement interdit en France, après plusieurs dérogations successives accordées par le ministère de l’agriculture sous la pression des industries de la banane.
Cependant, à partir des années 2000, les flux de chlordécone — c'est-à-dire les quantités qui parviennent chaque année jusqu'au milieu marin — augmentent de façon spectaculaire, jusqu'à être multipliés par 200 dans certaines baies. Cette évolution coïncide précisément avec l'apparition du glyphosate dans les mêmes sédiments. Autrement dit, l'introduction du glyphosate dans les cultures antillaises s'accompagne d'une augmentation massive des transferts de chlordécone vers le milieu marin.
On peut comprendre que l’érosion remobilise les particules captées dans les sols, mais comment expliquer que les taux de chlordécone dans la mer augmentent si fortement à partir des années 2000, plusieurs décennies après son interdiction ?
P. S : Cela parait contre-intuitif en effet, mais le mécanisme est assez simple. Lors de la première phase d’utilisation de chlordécone, les herbicides étaient encore peu employés dans les bananeraies. L'érosion des sols restait donc essentiellement liée aux pratiques de labour, ce qui limitait les transferts de particules. À partir de l'introduction du glyphosate, l'érosion est multipliée par cinq à dix selon les sites étudiés. Or, cette érosion affecte en priorité les couches les plus superficielles du sol, qui sont aussi les plus riches en chlordécone. Les quantités de pesticide exportées vers le milieu marin augmentent donc de manière considérable.
Sur les terrains, nous avons prélevé des carottes de sédiments d'environ 1,20 m de longueur, qui couvrent près de 200 ans. Nous avons constaté que le taux de sédimentation, c'est-à-dire la vitesse à laquelle les particules se déposent au fond, change drastiquement à partir du moment où le glyphosate est utilisé. C'est logique : plus l'érosion est importante, plus les particules sont transportées et déposées, ce qui accélère la sédimentation. En Guadeloupe, par exemple, les 80 derniers centimètres de la carotte correspondent aux 20 dernières années, alors que les 40 centimètres précédents ont enregistré à eux seuls près de 160 ans.
Légende : Indicateurs d'érosion des sols et chronologie des flux de pesticides pour la Guadeloupe (a) et la Martinique (b) : Proxies d’érosion avec les rapports Fe/Ca et les flux terrigènes comparés à une chronologie des pesticides (échelle logarithmique) reconstituée à partir de la somme des flux de glyphosate et d’AMPA (produit de dégradation du glyphosate) et de la somme des flux de Chlordécone et de Chlordécol (l’un des produits de dégradation du CLD). La ligne pointillée horizontale correspond à la forte augmentation du taux de sédimentation observée en réponse à une forte augmentation de l’érosion, survenue simultanément à l’introduction du glyphosate et à l’augmentation des flux de Chlordécone. <DL indique « en dessous du seuil de détection ».
Outre l’impact sur la santé humaine, existe-t-il des effets sur l'environnement, les animaux ?
P. S : Après cette première étude, nous avons continué à travailler sur ces carottes avec des écologues qui ont extrait, amplifié et séquencé l'ADN sédimentaire contenu dans les échantillons. Cette technique permet de reconstituer la nature, l'abondance et la diversité des organismes présents dans le milieu au moment du dépôt des sédiments.
A partir du moment où la quantité de chlordécone explose dans le domaine marin, autour des années 2000, on observe bien un changement des écosystèmes et des micro-communautés aquatiques (planctons, zooplancton, champignons), avec des organismes qui semblent être plus adaptés ou résilients à cette pollution, et d'autres qui le sont moins. ll existe donc un impact écologique manifeste, même s'il reste difficile à quantifier précisément. En revanche, il est beaucoup plus délicat de déterminer la part respective du glyphosate, de la chlordécone ou de leur synergie dans les changements observés.
Comment avez-vous déterminé les zones choisies pour explorer les sédiments ?
P. S : Nos collègues du CIRAD, du BRGM et de l’Inrae étudient depuis plusieurs années des bassins versants en Martinique et Guadeloupe au sein desquels ils mesurent par exemple les débits liquide et solide, la chlordécone, modélisent l’érosion et l’évolution des pratiques agricoles... Ces données sur les sols étant déjà produites et accessibles, nous avons décidé d’étudier des baies situées en aval de ces bassins versants afin de les comparer avec nos résultats.
Le fait d'avoir travaillé en parallèle sur deux terrains, en Martinique et en Guadeloupe, et d'y avoir observé les mêmes phénomènes a considérablement renforcé la robustesse de notre interprétation. Depuis, ce mécanisme a également été mis en évidence dans d'autres contextes agricoles, notamment au Brésil, sur des cultures plus étendues.
Vous avez publié en 2021, dans la revue "Environmental Science and Technology", une étude sur ces résultats. Quelle a été la réception de ces découvertes par les populations locales ?
P. S : Il convient de rappeler le contexte de publication de l’étude : elle est parue quelques mois avant l'ordonnance de non-lieu rendue le 2 janvier 2023 dans l'affaire pénale dite de la « pollution au chlordécone ». Elle a donc été largement relayée par les médias, aux Antilles, en métropole, mais aussi à l'international. Elle a ainsi rencontré un écho important dans la société civile, particulièrement mobilisée sur ce sujet à cette période.
Par la suite, le premier Plan Chlordécone est sorti pour amorcer de la recherche, à la fois fondamentale et appliquée, sur la décontamination des sols, donnant lieu à de nombreuses initiatives.
Justement, ces travaux menés en Guadeloupe et Martinique ont-ils amorcé d'autres questionnements scientifiques sur la chlordécone ou d’autres polluants persistants ?
P. S : Oui, notamment sur les voies de transfert de la molécule. A l’époque, la plupart des chercheurs pensaient que le transfert de chlordécone se faisait principalement par voie aqueuse, via les nappes phréatiques et assez peu par érosion physique. Nos travaux ont donc un peu remis en cause ce paradigme. L’étude a aussi permis de démontrer l'impact sur les assemblages de communautés de microorganismes, déjà évoqués. Des collègues parisiens et du CIRAD ont continué, au travers d’une thèse, d’explorer ce mécanisme d'érosion et de remobilisation en Martinique notamment.
De notre côté, cette étude a confirmé le mécanisme que nous avions d'abord mis en évidence en Savoie. Nous avons ensuite cherché à vérifier s'il s'appliquait à d'autres systèmes agricoles, notamment dans de vastes cultures de soja et de haricots au Brésil et en Uruguay. Là encore, les résultats l'ont confirmé. Une première étude a été publiée l'an dernier et une seconde est actuellement en cours, qui concerne plutôt la question du Marché commun du Sud (Mercosur), l'accord entre l'Europe et les pays d’Amérique du Sud sur les exports alimentaires. Les bassins versants que nous étudions sont en effet gigantesques, situés dans la pampa ; ils constituent un biome spécifique extrêmement riche d’Amérique du Sud. Ces régions sont concernées par une très forte augmentation de la conversion de zones naturelles en zones agricoles, ce qui augmente mécaniquement l’utilisation de pesticides, et donc l’érosion. Des accords comme le Mercosur ne peuvent qu’amplifier ces mécanismes d'érosion et de transfert de polluants.
Même si l’étude a davantage porté sur le diagnostic, des solutions alternatives ou des actions de prévention de cette d’érosion due au glyphosate pourraient-elles être envisagées ?
P. S : Oui, il existe des alternatives au glyphosate, des solutions fondées sur la nature comme le broutage des herbes entre les rangées de bananiers par des chèvres pour réduire la végétation, ou simplement l’enherbement. Ou encore des méthodes de labours plus « doux » et superficiels . Mais pour l’instant, le glyphosate est toujours utilisé aux Antilles et a été à nouveau autorisé par l'Union Européenne jusqu’en 2033.
En savoir plus :
Le dossier ANR « Chlordécone : la recherche pour comprendre et agir »
Etude « Evidence of Chlordecone Resurrection by Glyphosate in French West Indies »
Laboratoire Environnements, Dynamiques et Territoires de Montagne – Edytem
