Swings #1 : Les “métaux en trace”, le graal des océanographes

Rares mais néanmoins précieux pour la vie marine. L’étude des éléments chimiques dits “en ultra-trace” offre de riches connaissances sur le fonctionnement des océans. À bord du Marion Dufresne, Hélène Planquette et son équipe débutent les prélèvements avec méthode : récolter ces métaux demande des moyens colossaux et rigoureux pendant plusieurs mois avant, pendant et après l’expédition.

Par Victoria Lascaux, de l’équipe Exploreur.

Petits mais costauds !

En très faible quantité, les éléments chimiques dits “en trace” ou “traceurs” n’en sont pas moins indispensables au fonctionnement de l’océan ou à la compréhension de celui-ci : le fer mais aussi le cuivre, le zinc, l’aluminium, chacun son rôle… D’autres peuvent être toxiques pour l’environnement, tels que le cadmium, le mercure.

metaux traces
Résumé du rôle des métaux en trace dans l’océan © Hélène Planquette, chercheuse CNRS.

En effet, les scientifiques les classent en trois catégories. Il y a ceux que l’on nomme indicateurs qui permettent de reconstituer notamment la circulation des masses d’eaux  grâce à un métal du groupe des terres rares le néodyme.

Il existe aussi des éléments réputés pour être plutôt « toxiques », comme le mercure. Ils ont mauvaise réputation car ils s’accumulent au fil de la chaîne alimentaire – dans les foies de poissons pêchés et vendus sur le continent. Ces toxines reviennent ainsi à leur néfaste origine, puisqu’elles arrivent jusqu’aux océans à cause de l’activité humaine industrielle.

La troisième catégorie comprend les éléments en trace nutritifs dits « vitamines » ; c’est-à-dire, ceux qui sont directement essentiels au développement du phytoplancton. Pour que ces algues en surface puissent s’accroître, elles ont recours à la photosynthèse, phénomène qui a besoin de beaucoup de fer  – comme pour nos globules rouges, le fer chez les végétaux, aide au transport de l’oxygène.

À bord, Hélène Planquette et son équipe se concentrent particulièrement sur ces éléments en trace « vitamines », afin de déterminer les zones naturellement fertilisées comme celles autour des îles Crozet ou Kerguelen. L’objectif est de déterminer si celles-ci recrachent beaucoup de fer et d’autres “vitamines”, et ensuite de regarder leur propagation. Pour effectuer ces prélèvements, plusieurs mois de préparation ont été indispensables.

« Mr. Propre » à l’action : halte aux contaminations

Les outils utilisés à bord ont été minutieusement lavés avant le départ et hautement protégés de toute contamination. Les échantillons ne doivent pas être souillés par le fer du pont du bateau, par exemple. Pendant un an, 5000 bouteilles ont subi plusieurs rinçages au détergent, à l ‘eau distillée et à l’acide. Ce processus est obligatoire afin de garantir la fiabilité des prélèvements.

En plus de cette phase de nettoyage, sur le navire, au moment du prélèvement et du conditionnement en bouteille d’analyse, chaque membre de l’équipe porte une combinaison et des gants, toujours dans le but d’éviter une contamination des particules recueillies.

Pour le prélèvement, il y a deux sortes de bouteilles en plastique. Tout d’abord, des bouteilles de 12 litres accrochées à une rosette qui sera plongée dans la colonne d’eau pendant plusieurs heures afin de prélever la quantité maximum d’eau, à différentes profondeurs. Cette manœuvre terminée, chaque équipe suit un protocole précis pour récupérer un petit peu d’eau de ces bouteilles, afin de les analyser par la suite.

Pour extraire les métaux en trace dissous, il faut filtrer l’eau de mer à travers un filtre et recueillir chaque échantillon dans une bouteille beaucoup plus petite que celle utilisée auparavant. Les particules recherchées sont alors récoltées à la surface du filtre, et le reste écoulé dans la bouteille. Cette manipulation se fait dans un laboratoire appelé  « salle blanche » ; c’est-à-dire sur le Marion Dufresne un container totalement protégé des intrusions extérieures. Dernière étape pour protéger ces particules durant l’expédition : les congeler et les enfermer dans plusieurs boîtes. Stockés sur le navire, ces échantillons pourront ensuite remplir les chambres froides des laboratoires à terre, et occuper de nombreuses équipes pendant de nombreuses heures et de longs mois pour leurs analyses !

Cet article fait partie du dossier : Expédition SWINGS Cap vers l’océan Austral Lire le dossier


PORTRAIT

Nolwenn Lemaître :  l’amoureuse marine devenue scientifique

Chercheuse à l’école polytechnique fédérale de Zurich.

portrait lemaitre
Qu’est-ce qui vous plaît dans l’aventure SWINGS ?

Nolwenn Lemaïtre : J’ai grandi près de la mer. Maintenant que je vis en Suisse, elle me manque énormément. À bord, je sais que si j’ai un coup de mou, il suffit que je monte voir la mer pour que ça reparte. Et puis, c’est l’occasion de rencontrer des gens et de découvrir de nouvelles recherches. J’aime apprendre des autres, regarder leurs manips, en discuter… Pour rester motivée et dynamiser mes recherches, j’ai besoin de ces interactions.

Quel est votre rôle à bord ?

NL : Je vais participer à la prise d’échantillons de particules. Nous avons des pompes qui font passer l’eau de mer à travers des filtres. Ces filtres retiennent les particules qui vont ensuite être analysées pour différents éléments chimiques. Mon travail consistera donc à déployer les pompes, récupérer les filtres, les partager entre les différents chercheurs, puis à protéger, nettoyer et préparer les pompes pendant qu’elles sont à bord.

À quoi ressemble une journée type ?

NL : Il n’y a pas forcément de journée type. On peut arriver aux stations à n’importe quelle heure, et là, il faut être disponible. Il se peut qu’on arrive à 3 heures de l’après-midi et qu’on travaille jusqu’à 3 heures du matin, ou bien qu’on ait une journée avec des horaires plus normaux. Tout dépend de l’heure à laquelle on arrive à la station.

Quel est votre parcours scientifique ?

NL : Au lycée, j’étais dans une section sport études avec spécialité voile. Ensuite, j’ai fait une licence de chimie sans trop savoir pourquoi. Puis, j’ai rencontré Catherine Jeandel, qui est aujourd’hui la co-cheffe de la mission Swings. C’est elle qui m’a fait découvrir la chimie marine. Plus tard, j’ai fait mon doctorat entre Bruxelles et Brest, et ma directrice de thèse était Hélène Planquette, qui est l’autre co-cheffe de Swings ! Du coup, je pars en mer avec mes deux “mamans” scientifiques ! En ce moment, je fais un postdoctorat à Zürich sur les isotopes de métaux comme le zinc, le nickel ou le cuivre pour comprendre leurs cycles biogéochimiques.

Que faites-vous pour vous évader à bord ?

NL : J’aime passer du temps avec les autres équipiers. Sinon, je peux rester dans ma chambre, regarder un film sur mon ordinateur, écrire des mails à mes amis ou lire.

Quels livres avez-vous emmené avec vous ?

NL : J’ai pris Tara Tari, de Capucine Crochet, l’histoire d’une jeune femme qui traverse l’océan en bateau. J’ai pris Catherine Certitude, de Modiano et Sempé. Et le Petit Prince, qui est mon livre préféré.


JOURNAL DE BORD

13 janvier au matin : Départ

Après un test COVID – PCR pour tout l’équipage, ce n’est pas sans émotion que les scientifiques prennent le large, avec en prime un petit cadeau de dernière minute :

« Nous avons eu la chance d’être accompagnés par les dauphins, on ne pouvait pas rêver meilleur départ ».

Pas de temps à perdre, l’équipe se concentre désormais sur la station-test, où ils déploient leurs trois types d’instruments : la rosette standard, la rosette propre et les pompes in-situ.

Une rosette encore emballée avec ces films de protection plastique. Test de déplacement sur le pont © Laurent Godard.

Une station-test, porte bien son nom, elle sert à tout tester : les appareils destinés à l’immersion dans l’eau, mais aussi la fluidité des manœuvres, l’organisation des équipes de recherche et des manipulations dans les labos.

 
« Pendant ces deux premiers jours, il s’agit de tout roder, de se roder…et au début c’est un peu laborieux ! »

À bord, la nuit n’équivaut pas forcément à sommeil, c’est le cas lors de la mise à l’eau de la rosette. Une manœuvre difficile et complexe, les scientifiques doivent être aux aguets et bien réveillés.

24h plus tard : remotiver les troupes !

Entre les satisfactions lors d’un déploiement concluant et les déceptions en plein milieu de la nuit quand un capteur cesse de fonctionner, les premiers jours sont éprouvants. Rien de mieux pour re-booster les équipes qu’un bon petit déjeuner, vite englouti !

Le petit-déjeuner ressourçant. Autour de la table, de gauche à droite, Gérard Eldin, Christophe Cassou, Emmanuel Saint-Léger, Catherine Jeandel et Fabien Perrault © Laurent Godard.

Ces moments partagés ne sont pas sans amusement. Les apprentis à bord, curieux de tout apprendre et de tout comprendre, posent des centaines de questions.

Les gaffes sont elle aussi au rendez-vous :

« Dis-moi, pourquoi t’a monté les filtres à air pour filtrer l’eau ? »

Les fous rires ne manquent pas à l’appel, en particulier lors d’une séquence d’amorçage de pompe qui n’a malheureusement pas abouti malgré les efforts déchaînés et sans relâche des « shaddocks » !

15 janvier 10h30 : Fin de la période de test

Ces premiers jours ont été intenses, les journées se sont enchainées, les scientifiques sont déjà lessivés et la mission ne fait que commencer.

« La station-test est finie, il a fait beau, nous repartons lessivés. Les nuits blanches se sont enchainées et avec pas mal de choses à réajuster mais…pleins d’optimisme car on a les solutions ! »

À suivre…

X