Adaptation aux variations environnementales et effets des polluants à différents niveaux biologiques (physiologie, comportement, démographie) sur une population naturelle de cincles plongeurs

En populations naturelles, les individus sont soumis à des variations des conditions environnementales qui peuvent être d’origine naturelle ou anthropique. Parmi ces dernières, la présence de polluants de natures diverses, liée aux activités industrielles, agricoles et/ou à l’urbanisation, peut fortement impacter le fonctionnement des organismes et des populations. Les actions de restauration des milieux au travers de mesures de dépollution restent pourtant souvent d’une efficacité limitée en raison du manque d’informations sur les concentrations de multiples polluants à une échelle spatiale fine ainsi que de leur impact biologique réel sur l’écosystème concerné. Le projet a pour objectif de fournir une cartographie détaillée des concentrations de différents types de polluants (métaux lourds, polluants organiques persistants, microplastiques) et de caractériser leur impact de façon conjointe (« effets cocktail » potentiels) sur une population d’un petit passereau considéré comme un bioindicateur du milieu des rivières courantes de basse et moyenne montagne, le cincle plongeur. Les rivières sont des milieux particulièrement sensibles à la pollution du fait de la concentration des polluants dans l’environnement alentour via le ruissellement. Sur la zone d’étude, des échantillons biologiques (plumes, sang, sécrétions) sont prélevés sur les oiseaux de façon faiblement invasive et compatible avec le suivi à long terme de la population. Ils permettent de mesurer (1) d’une part les concentrations de différents types de polluants très présents dans cette zone fortement exploitée par l’homme et anthropisée depuis des siècles, et (2) d’autre part des paramètres physiologiques, mais aussi comportementaux et d’histoire de vie (reproduction, survie) des individus. L’étude des liens entre ces concentrations mesurées de polluants auxquels les individus sont effectivement exposés (et donc présents dans leur organisme) et du fonctionnement physiologique (marqueurs des processus immunitaires, hormonaux, métaboliques…) permettra de mieux comprendre l’impact biologique réel des polluants au niveau individuel, et les implications au niveau de la population. Cette cartographie et ces résultats seront donc mis à disposition des acteurs locaux de la société civile, permettant de cibler les zones les plus impactées afin d’optimiser les actions de gestion et de restauration de la biodiversité des écosystèmes rivulaires dans la zone d’étude.

Nos analyses permettront de comprendre de façon fondamentale l’action des polluants sur les organismes en conditions naturelles et qui sont donc soumis à différentes sources de stress en même temps ; elles permettront également de façon plus appliquée. d’établir une cartographie détaillée à l’échelle locale des niveaux d’exposition aux polluants et de leurs effets sur le fonctionnement des organismes, qui sera mise à disposition des acteurs locaux associatifs et institutionnels comme outil de sensibilisation du public et pour cibler les zones les plus impactées afin d’optimiser les actions de gestion, restauration et préservation de la qualité de l’eau des rivières et de leur biodiversité sur ce territoire. Le manque d’informations sur les variations dans l’espace et le temps des concentrations de différents polluants à une échelle spatiale fine et surtout sur leurs effets biologiques conjoints sur les individus et les populations limite en effet souvent fortement la possibilité de mettre en oeuvre des actions efficaces de ce type face à diverses sources de pollution. Dans un contexte de « santé globale », l’enjeu est à la fois environnemental mais aussi sanitaire, car les activités humaines liées à l’eau sont nombreuses dans la zone d’étude (pêche, sports d’eau , baignade…). Pour atteindre ce but, le suivi exhaustif de la population étudiée permet d’accéder à l’ensemble des paramètres biologiques d’intérêt, chez une espèce qui intègre les mesures de polluants et de leurs effets le long de la chaîne trophique. Le transfert des résultats et connaissances concernant la pollution par différentes substances, sa dynamique au cours du temps et ses conséquences sur l’écosystème des rivières vers différents partenaires de la société civile est aussi un objectif du présent projet.

Les oiseaux sont capturés grâce à des filets spéciaux et soumis à une série de manipulations, mesures et de prélèvements une fois par an (lors de leur première capture uniquement, dans le cas où ils seraient recapturés plus tard la même année). Une fois sortis du filet, ils sont placés en attente dans des pochons dédiés, au calme, le temps de la capture de l’ensemble des individus présents sur la zone (maximum 2h). Au moment des manipulations, réalisées sur site, ils sont d’abord identifiés individuellement par baguage, puis mesurés : masse, longueur du tarse, du crâne et du bec, de l’aile, de la queue. Une série de mesures comportementales et physiologiques est ensuite réalisée : mesure du rythme respiratoire et du rythme cardiaque, comportement de lutte. Différents prélèvements sont alors réalisés : (1) prise de sang ; (2) prélèvement de plumes (plumes de couverture du corps à différents endroits et une plume de la queue) ; (3) sécrétions de la glande uropygienne. Enfin, diverses informations sont notées : le sexe et l’âge des oiseaux, l’état des plumes et la présence de mue, la présence d’une plaque incubatrice (pour les femelles reproductrices), la présence de blessures éventuelles, liées à la capture ou antérieures. L’ensemble de ces opérations de mesures et prélèvements dure environ 20 à 30 minutes. Une fois l’ensemble des manipulations effectuées, l’oiseau est relâché directement sur le site de capture (entre 30 min et 2h30 après la capture selon le temps d’attente au départ).

Le coeur du projet est de pouvoir explorer les liens entre concentrations de différents polluants et leurs effets biologiques sur les individus à différents niveaux, y compris physiologique. Ceci implique de disposer des mesures des polluants et des mesures physiologiques simultanément, sur les mêmes individus, et donc de récolter l’ensemble des échantillons nécessaires sur chaque oiseau. Au cours d’une capture, chaque oiseau sera donc soumis à l’ensemble des gestes d’échantillonnages : (1) prise de sang, (2) prélèvement de plumes, (3) prélèvement de sécrétions de la glande uropygiale, en plus (4) des opérations d’identification (baguage) et des mesures morphologiques. Les effets individuels de chacun de ces prélèvements ou manipulations restent limités, mais le cumul de ces effets pourrait avoir une résultante impactant l’oiseau, parce qu’ils impliquent un temps de manipulation plus long, et/ou parce qu’ils occasionnent des stress et douleurs prolongés / multiples. Le principal effet indésirable attendu est donc un niveau de stress potentielement élevé de l’oiseau durant la capure et les manipulations. Par ailleurs, afin d’étudier la dynamique éventuelle des effets des polluants au cours de la vie des individus (et en particulier les processus de vieillissement), les oiseaux seront échantillonnés et mesurés chaque année. Ainsi un oiseau sera manipulé à chaque première capture de l’année au cours de sa vie, avec un effet potentiellement cumulatif du stress engendré sur l’ensemble de la vie. Une fraction importante des oiseaux subira donc les prélèvements et manipulations plusieurs fois (entre 2 et 8 fois jusqu’ici, la durée de vie moyenne de cette espèce étant d’environ 2 à 3 ans).

L’objectif du projet étant de comprendre les effets à long terme des polluants sur des oiseaux en conditions naturelles, les mesures et échantillonnages réalisés visent à impacter le moins possible le devenir des oiseaux (survie, comportement, reproduction futurs) et donc à être compatibles avec le suivi à long terme de la population. Une fois les manipulations effectuées sur les oiseaux, ils sont donc tous relâchés dans leur milieu naturel, au site de capture.

Le cincle plongeur a été choisi comme espèce d’étude en raison de : (1) sa situation élevée dans la chaîne trophique des rivières (c’est un prédateur d’invertébrés aquatiques), entraînant des niveaux de bioconcentration de polluants importants, et donc la possibilité de les quantifier et de détecter leurs effets biologiques mêmes faibles; (2) une variation importante des niveaux et type de pollution entre rivières étudiées, permettant de quantifier les effets de ces polluants ; et (3) la possibilité de suivre individuellement un grand nombre d’oiseaux et leur reproduction au cours de leur vie, grâce à une forte densité locale, assurant des tailles d’échantillons importantes et donc une puissance statistique satisfaisante, en particulier par rapport aux processus populationnels (survie, dispersion). Le cincle plongeur est une espèce protégée, dont le statut de conservation actuel est « préoccupation mineure » sur la liste rouge de l’UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature, qui fait référence pour l’établissement du statut de conservation des espèces), reflétant une absence de vulnérabilité spécifique (effectifs stables en France). Il est considéré comme un bioindicateur des écosystèmes rivulaires. Les prélèvements seront réalisés sur les oiseaux adultes, qui sont installés sur leurs territoires au moment de la capture et ont donc pu bioconcentrer les polluants présents dans l’environnement pendant une durée suffisante pour permettre leur détection et l’exploration de leurs effets biologiques.