Analyse ECOtoxicologique des Protections CAthodiques pour évaluer le risque chimique des éléments libérés par les Anodes Galvaniques (GACP) et les anodes à Courants imposés (ICCP) sur l’environnement marin et son réseau trophique (ECOCAP)

Dans un contexte de crise énergétique, la France poursuit l’objectif d’augmenter la part d’énergies renouvelables dans la production d’énergie européenne, et cet objectif passe en parti par l’installation de parcs éoliens en mer. Or, les structures métalliques immergées en milieu marin sont soumises à une forte corrosion du fait de la composition chimique de l’eau de mer. Afin de limiter la dégradation de ces structures, des anodes galvaniques (GACP) et à courant imposé (ICCP) ainsi que des revêtements anti-corrosions sont utilisés pour les protéger. Les anodes galvaniques (dites aussi sacrificielles) sont composées, pour la plupart, d’aluminium et de zinc principalement et d’autres métaux divers. Lors du passage du courant électrique, l’alliage de l’anode va se désagréger libérant ainsi dans l’environnement marin un cocktail d’éléments traces. Etant donné le fort développement à venir des parcs éoliens et en prenant compte les structures déjà en place (ports équipés en anodes ainsi que différents navires), il est essentiel d’apporter une connaissance scientifique précise sur la toxicité du cocktail de métaux découlant de la dissolution des GACP et d’établir une évaluation du risque chimique que présente l’aluminium, métal trop peu étudié en écotoxicologie marine. Ce projet permettra d’évaluer la toxicité de l’aluminium dissous dans la colonne d’eau (à partir d’un sel) et de l’aluminium solubilisé à partir du système de protection cathodique fonctionnant à l’aide d’une anode galvanique (GACP). D’autre part, ce projet mettra en place pour la première fois des manipulations visant à tester les effets des courants imposés (ICCP) sur l’environnement. L’objectif recherché de ce projet est de fournir des éléments scientifiques aux industriels et autres gestionnaires d’infrastructures marines pour leur permettre de choisir les méthodes les moins toxiques pour l’environnement et la santé humaine et d’étudier la possibilité de s’affranchir des protections cathodiques.

Dans le contexte d’implantion de nouveaux parcs éoliens en mer, ce projet va mettre en lumière le devenir des éléments traces et principalement de l’aluminium dans le réseau trophique marin et de déterminer le danger qu’il représente pour les écosystèmes marins. Plus spécifiquement, pour la seiche commune (Sepia officinalis), ces études vont permettre de déterminer les conséquences sur le développement embryonnaire, le développement des juvéniles et donc sur le renouvellement des populations de la Manche. En effet, dans les eaux de la Manche, les seiches se reproduisent le long des côtes, où l’environnement est le plus soumis aux pollutions métalliques d’origine anthropique, et plusieurs études ont déjà démontré un effet déléterre de certains métaux sur le développement embryonnaire et la survie des juvéniles. D’autre part, la bioaccumulation des éléments traces va également être mise en évidence dans les tissus des organismes, une information primordiale pour une espèce d’intérêt économique comme la seiche.

Deux stades de développement seront exposés de manière chronique à différentes concentrations en chlorure d’aluminium : le stade œuf et le stade juvénile (2 jours après l’éclosion). Chaque stade est soumis à 2 actes expérimentaux. Le premier acte concerne l’exposition des organismes à l’élément. Les oeufs sont exposés durant la totalité du développement embryonnaire (51 jours théorique à 17 °C) afin de déterminer un éventuel effet délétère de l’aluminium sur celui-ci. Le temps d’incubation, la taille à la naissance et des tests de prédation (pendant 7 jours après l’éclosion) sont performés sur les animaux arrivant au terme de l’incubation. Le temps d’incubation est également déterminé pour chaque condition. D’autre part, des prélèvements d’oeufs sont effectués au cours de l’exposition pour déterminer la cinétique de bioaccumulation de l’aluminium dans l’embryon et si la capsule est perméable à cet élément. Le deuxième acte concerne des juvéniles provennant d’oeufs non exposés au préalable et exposés pendant 45 jours après la naissance, ce qui correspond à la période pendant laquelle les systèmes nerveux, digestif et immunitaire se mettent en place. Exposer les animaux pendant cette période délicate de leur vie permettra de déterminer un éventuel effet de l’aluminium sur la maturation de ces systèmes. L’alimentation des juvéniles au cours de cette exposition est mesurée et la bioaccumulation est déterminée à la fin de la période d’exposition.

D’après les précédentes études menées sur l’exposition de seiches à divers métaux, des effets indésirables pourront être observés sur le comportement de prédation des individus induisant des difficultés à s’alimenter, aussi bien résultant d’une altération du système nerveux que du système digestif ; des retards de croissance pourront également apparaître en fonction des conditions testées ; dans les cas les plus sévères, des effets sur les fonctions vitales pourront être observés. D’autre part, sur les oeufs, des effets sur le développement embryonnaire, que ce soit par la durée ou par l’achèvement de celui-ci sont envisagés.

Les tissus issus des animaux contaminés seront utilisés pour déterminer la bioaccumulation de l’aluminium au cours des périodes d’expositions. Ils seront donc mis à mort. D’autre part, ces animaux ne peuvent pas être relâchés dans l’environnement du fait des effets éventuels de la contamination sur leur développement et leur survie. Les animaux non contaminés provenant des lots de contrôle et non utilisés pour les études de bioaccumulation peuvent être réutilisés pour d’autres expériementations et sont donc confiés à un laboratoire d’éthologie animale.

Beaucoup d’études concernant les métaux se sont intéressées aux espèces marines d’intérêt économique comme les bivalves, les gastéropodes et les téléostéens mais très peu d’études se sont portées sur les céphalopodes qui pourtant deviennent une ressource de plus en plus exploitée pour palier à l’affaiblissement des stocks de poissons. Dans la Manche, la seiche (Sepia officinalis) est l’une des premières espèces de céphalopodes pêchées en termes de quantité. Par ailleurs, la seiche présente une grande capacité d’accumulation des éléments traces par rapport à d’autres espèces marines et a un rôle central dans le transfert des métaux dans le réseau trophique marin. Ces animaux sont en effet des prédateurs exclusifs de plusieurs espèces et également proies de nombreux prédateurs du réseau trophique marin (téléostéens, mammifères marins) mais également terrestre (oiseaux). Des oeufs récoltés le plus rapidement après la ponte seront utilisés afin de déterminer la perméabilité de la capsule à l’aluminium au cours du temps. En effet, au cours du développement embryonnaire des changements des propriétés physiques de la capsule peuvent induire ou non une entrée éventuelle de l’aluminium dans l’embryon, comme c’est le cas pour certains métaux comme le Zinc ou le Mercure . Par la suite, il sera possible d’étudier les effets éventuelles de l’aluminum sur le développement embryonnaire. Les juvéniles seront âgés de 2 jours lors de leur exposition, qui durera 45 jours, afin de déterminer s’il y a un effet de l’aluminium sur le développement du système nerveux et digestif, qui a lieu lors du premier mois après l’éclosion.