Si l’océan a absorbé plus de 25% du dioxyde de carbone (CO2) présent en excès dans l’atmosphère depuis l’ère industrielle, cette augmentation n’est pas sans conséquence sur la qualité de ses eaux, toujours plus acides et désoxygénées sous l’effet de cette absorption excessive. Dans les zones côtières en particulier, les conchyliculteurs sont en première ligne pour tenter de conjuguer leurs activités avec ces modifications souvent imprévisibles de la qualité des eaux. Dans ce contexte, le scientifique Hugo Herteman-Billottet entame à l’Ifremer de Brest, une thèse financée par le Programme Prioritaire de Recherche (PPR) « Océan et Climat » et doit tenter d’évaluer les effets de la végétalisation de certains écosystèmes côtiers conchylicoles par des macroalgues. En renforçant le puits de carbone océanique, l’objectif est de rendre la filière conchylicole française résiliente face au réchauffement climatique.
Par Carole Saout-Grit
Photo de couverture : Mise en place de cultures de macroalgues ©️ H. Herteman-Billottet
Recouvrant plus de 70% de la surface de la planète Terre, l’océan est la seule enveloppe fluide de la planète en contact direct avec l’atmosphère. Ses eaux, en particulier quand elles sont froides, ont une très grande capacité à absorber, puis diluer et stocker en profondeur le CO2 présent dans l’air. Les macroalgues, au même titre que le phytoplancton ou d’autres algues marines, ont la capacité d’absorber le CO2 atmosphérique dans la couche éclairée de la surface de l’océan pour libérer de l’oxygène durant le processus de photosynthèse.
Les conchyliculteurs face à l’acidification des océans
Sous l’effet de l’accélération du réchauffement climatique, l’absorption croissante de CO2 atmosphérique par l’océan entraîne non seulement un abaissement de son pH et une augmentation de son acidité, mais aussi une diminution de la disponibilité en oxygène dissous. Ces déséquilibres physico-chimiques dégradent fortement les zones côtières, moins profondes et plus riches en nutriments que l’océan ouvert mais particulièrement vulnérables à ces changements rapides.
Dans ces régions littorales, la filière conchylicole française est particulièrement exposée à ces pressions environnementales, pouvant engendrer à long terme des baisses de rendements au même titre que les épizooties déjà récurrentes (équivalentes à des épidémies chez l’être humain) qui fragilisent les entreprises. Les conchyliculteurs tentent d’assurer une croissance harmonieuse des huîtres à tous les stades de leur développement, dans des conditions parfois imprévisibles de qualité des eaux.
Co-culture de macroalgues et huîtres
Afin de contrer localement l’acidification et la désoxygénation des eaux côtières, les scientifiques, en lien avec la communauté conchylicole française, testent l’idée d’ensemencer les écosystèmes côtiers conchylicoles en macroalgues. Cette solution fondée sur la nature pourrait permettre de renforcer le captage de carbone océanique, avec une mise à disposition suffisante de nutriments dans des conditions environnementales adaptées.
Végétaliser les écosystèmes côtiers pour les rendre résilients
Cette technique de végétalisation des écosystèmes côtiers conchylicoles par des macroalgues semble prometteuse. Des études menées très récemment en conditions de laboratoire ont montré que les herbiers de zostères et les macroalgues peuvent atténuer les effets nocifs d’un excès de CO2 sur les organismes calcifiants. La co-culture de macroalgues et de coquillages est également pratiquée dans de nombreux pays asiatiques depuis des décennies, ce qui atteste de son bon fonctionnement.
Mais cette solution fondée sur la nature soulève des questions sur la compatibilité des espèces d’algues locales avec les coquillages cultivés. Une culture intensive à grande échelle de macroalgues peut entraîner une consommation accrue de nutriments et limiter la pénétration de la lumière, freinant ainsi la production de phytoplancton et la croissance des coquillages. Elle peut par ailleurs influencer, positivement ou négativement, le risque de maladies, quand macroalgues et coquillages se côtoient dans un même espace.
Hugo Herteman-Billottet relevant une structure de macroalgues au sein de l’élevage conchylicole ©️H. Herteman-Billottet
En lien avec les équipes scientifiques, la filière conchylicole française cherche des solutions naturelles pour assurer la survie et le rendement de ses activités sur le long-terme malgré les changements environnementaux. La co-culture de macroalgues avec les coquillages semble prometteuse pour renforcer la résilience des entreprises conchylicoles face au changement climatique.
Observer, expérimenter et modéliser : une démarche originale et innovante
Sur le centre Ifremer de Brest, Hugo Herteman-Billottet étudie cette possibilité. Durant trois ans, à l’aide d’une approche interdisciplinaire alliant biologie, physique de l’océan et chimie marine, ses travaux de thèse visent à combiner l’observation en milieu naturel, l’expérimentation en laboratoire et la modélisation de l’écosystème côtier conchylicole, pour évaluer les effets des macroalgues sur les paramètres physico-chimiques de l’eau de mer et sur les coquillages en co-culture.
Cette thèse doit profiter des premiers essais de co-culture menés à grande échelle dans la baie bretonne de Quiberon en partenariat avec la filière conchylicole française. Le Comité Régional de la Conchyliculture de Bretagne Sud, en partenariat avec l’Ifremer et le Centre d’Études et de Valorisation des Algues, développe sur sa concession en baie de Quiberon les premiers essais de co-culture à grande échelle en France grâce au projet PECORINO (Plate-forme Expérimentale de CO-cultuRe et techniques INnOvantes).
La baie de Quiberon est régulièrement exposée à des épisodes ponctuels d’acidification extrême en été, et l’ajout de macroalgues peut être bénéfique pour les coquillages. En revanche, les concentrations en nutriments et phytoplancton diminuent depuis quinze ans, de sorte que l’ajout de macroalgues pourrait entrer en compétition avec le phytoplancton pour les nutriments et nuire à la croissance des coquillages, ce qui reste à étudier.
Sur ce site expérimental, Hugo met en place dans un premier temps un suivi spatialisé de paramètres chimiques et biologiques sur une quarantaine de sites répartis dans la zone de co-culture de la baie de Quiberon et à l’extérieur de cette zone. Chaque variable est cartographiée à l’aide de méthodes géostatistiques pour visualiser les effets des macroalgues, et chaque site sera échantillonné quatre fois par an, chaque saison, pendant deux ans entre janvier 2025 et janvier 2O27.
Expérimentations en laboratoire d’huîtres juvéniles placées dans des conditions physico-chimiques variées ©️H. Herteman-Billottet
Dans un second temps, Hugo prévoit de réaliser en laboratoire, sur le site Ifremer d’Argenton, des expérimentations visant à évaluer l’effet de différentes espèces d’algues sur les paramètres physico-chimiques de l’eau, en suivant le cycle jour/nuit. Il prévoit par exemple d’exposer des huîtres juvéniles aux conditions d’acidification futures estimées par le GIEC, avec ou sans macroalgues pendant un mois, et en condition ambiante (témoin). L’objectif est de suivre la croissance, la survie et l’état de santé des huîtres au cours de l’expérience et d’évaluer l’influence de chaque espèce d’algues sur leur état de santé.
Enfin, un volet de modélisation numérique permettra d’examiner l’effet de scénarios de culture de macroalgues sur les paramètres environnementaux au moyen d’un modèle tridimensionnel d’écosystème déjà utilisé pour simuler la variabilité interannuelle de l’apparition des blooms de phytoplancton. Une première configuration du modèle sera mise en place pour simuler une période récente sans – puis avec – macroalgues. Ce modèle, une fois validé, permettra de simuler par la suite des scénarios d’intensification des cultures de macroalgues et d’en évaluer les impacts sur l’écosystème et les coquillages.
Un potentiel d’avenir
Les travaux d’Hugo sont co-dirigés par Fabrice Pernet (UMR LEMAR) et Martin Plus (laboratoire DYNECO, Ifremer Brest). Ils sont financés par le PPR Océan et Climat dans le cadre de l’un de ses grands défis visant à évaluer des stratégies alternatives et innovantes pour une utilisation durable des ressources biologiques, à développer les connaissances nécessaires pour soutenir une aquaculture compatible avec les objectifs de développement durable, tout en anticipant la résilience des écosystèmes.
Ce projet constitue la première étude d’impact de la végétalisation d’un écosystème côtier, une technique de captage du CO2 susceptible d’être déployée à grande échelle pour augmenter les capacités des puits de carbone océaniques, et localement pour renforcer la résilience de la conchyliculture vis-à-vis du changement climatique. S’il suscite un vif intérêt de la part des parties prenantes, ses premiers résultats portent aussi un fort potentiel d’avenir pour une filière conchylicole française fragilisée par les conséquences multiples du réchauffement climatique.
Trois questions à Hugo Herteman-Billottet
Pourquoi avoir voulu faire une thèse en sciences marines ?
J’ai toujours aimé la diversité que l’on retrouve dans l’océan, surtout à marée basse quand on a un peu l’impression qu’un petit monde se découvre pendant quelques heures. Pour l’aspect scientifique, je pense que c’est la curiosité pour les espèces et leur mode de vie qui m’a motivé à poursuivre dans la recherche. J’ai réalisé un master en écologie et je souhaitais y ajouter une dimension appliquée, chose qui a été possible avec cette thèse. Je trouve que la biologie marine est un domaine diversifié, dans lequel il est possible de conduire des recherches dans beaucoup de domaines différents et en utilisant plusieurs types d’approches complémentaires, ce qui est vraiment enrichissant et permet de répondre à des problématiques avec un large éventail d’outils.
Qu’est-ce qui t’a donné envie quand tu as postulé à ce sujet de thèse ? Quelles étaient tes motivations ?
Il y a deux raisons principales qui m’ont donné envie de m’investir dans ce sujet. La première est la dimension appliquée du sujet, en travaillant souvent avec les professionnels sur des solutions à des problématiques actuelles. L’objectif de ce projet étant de pérenniser la profession face aux changements climatiques et de permettre une production durable et de qualité des coquillages. La deuxième raison est la diversité des approches employées alliant de la modélisation, des expériences en laboratoire et des suivis de terrain – ce qui est complémentaire et permet vraiment de gagner en expérience et polyvalence.
Comment imagines-tu ton futur après cette thèse ?
J’aimerais poursuivre dans la recherche, peut-être en axant mon parcours sur davantage d’enseignement. À l’issue de la thèse j’envisage de poursuivre en post-doc ou sur un poste d’ATER. Idéalement, j’aimerais garder cette proximité avec les professionnels (aquaculture ou pêche) et conserver la dimension appliquée de mes recherches, même dans d’autres thématiques que l’aquaculture.
Référence : Hugo Herteman-Billottet, « Observation, expérimentation et modélisation de la végétalisation des écosystèmes conchylicoles par les macroalgues : vers une résilience climatique », thèse 2024-2027
Contact : hugo.herteman.billottet@ifremer.fr