Mercury isotopes uncover climate-driven exposure pathways in Arctic food webs

L'Arctique se réchauffe plus rapidement que n'importe où ailleurs sur Terre, un changement qui fait fondre la banquise, décongèle le sol gelé et modifie les courants océaniques. Ces changements physiques ne font pas que remodeler le paysage ; ils remobilisent également des polluants anciens piégés dans la glace et le sol depuis des siècles. L'un des polluants les plus préoccupants est le mercure, un métal toxique qui pénètre dans la chaîne alimentaire et s'accumule dans les corps des animaux et des humains. Bien que les efforts mondiaux aient réussi à réduire la quantité de mercure rejetée dans l'atmosphère par les usines et les mines, les niveaux de cette toxine dans la faune arctique ne diminuent pas comme prévu. Dans certains endroits, ils augmentent même. Cette divergence a laissé les scientifiques perplexes : si l'air est plus propre, pourquoi les animaux tombent-ils malades ? La réponse réside dans la compréhension de la manière dont le mercure circule dans l'environnement, comment il change de forme et comment le changement climatique ouvre de nouvelles portes pour l'entrée de ce poison dans le réseau trophique.

Pour résoudre ce mystère, les chercheurs se sont tournés vers un outil unique : les empreintes chimiques laissées par les atomes de mercure. Le mercure existe sous plusieurs versions légèrement différentes, appelées isotopes, qui agissent comme des étiquettes distinctes. Certaines de ces étiquettes sont altérées lorsque le mercure est exposé à la lumière du soleil, tandis que d'autres changent lorsqu'il est traité par les plantes ou les bactéries. En mesurant ces différences subtiles dans le tissu musculaire du phoque marbré, une espèce clé présente dans tout l'Arctique, les scientifiques peuvent retracer précisément d'où vient le mercure et quel chemin il a parcouru avant d'atteindre l'animal. Cette étude, la première du genre à comparer ces signatures isotopiques à travers toute la région arctique, révèle que la source du mercure n'est pas uniforme. Au contraire, elle dépend fortement de savoir si le phoque vit dans une zone dominée par le ruissellement terrestre ou par les courants océaniques.

Les chercheurs ont analysé des échantillons de muscles de 232 phoques marbrés collectés entre 2014 et 2024 dans huit localisations différentes, allant de l'Alaska et du Canada au Groenland et au Svalbard. Ils ont trouvé une division frappante dans les données. Les phoques vivant dans le Haut-Arctique canadien et le nord du Groenland transportaient les niveaux de mercure les plus élevés. Ces animaux présentaient également une signature chimique spécifique indiquant que le mercure avait passé du temps sur la terre. Il avait été déposé de l'air sur la toundra, absorbé par les plantes et gelé dans le sol, puis emporté dans l'océan par les rivières à mesure que le pergélisol dégelait. Parce que ce mercure avait été traité par la terre et n'avait pas été exposé à beaucoup de lumière solaire dans l'eau, ses étiquettes chimiques restaient distinctes. En revanche, les phoques du ouest du Svalbard et de certaines parties du Groenland avaient des niveaux de mercure beaucoup plus bas. Leurs signatures chimiques racontaient une autre histoire : ce mercure avait voyagé sur de longues distances à travers l'océan, transporté par des courants chauds circulant vers le nord depuis l'Atlantique. Ce mercure océanique avait été exposé à plus de lumière solaire et traité différemment avant d'entrer dans le réseau trophique.

L'étude exclut explicitement l'idée que ces différences soient causées par ce que mangent les phoques. Bien que le régime alimentaire puisse influencer les signatures chimiques, les modèles observés étaient trop importants et trop cohérents avec la géographie océanique pour être expliqués par les seuls choix alimentaires. Les chercheurs ont également constaté que les phoques de l'Haut-Arctique ne consommaient pas simplement plus de mercure parce qu'ils se trouvaient plus haut dans la chaîne alimentaire ; la source même du mercure était différente. Les niveaux élevés chez les phoques canadiens et groenlandais sont entraînés par la libération du mercure dit « héritage » stocké dans le sol, un processus accéléré par le changement climatique. À mesure que le sol dégèle et que les rivières coulent plus fort, ce poison stocké est évacué dans les eaux côtières, où il est rapidement absorbé par de minuscules organismes et transmis aux phoques.

Pour l'avenir, les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour simuler la façon dont l'océan Arctique pourrait changer d'ici la fin du siècle. Ces simulations suggèrent que la situation pourrait s'aggraver. À mesure que le climat continue de se réchauffer, le dégel du pergélisol libérera probablement encore plus de mercure provenant de la terre vers les rivières. Parallèlement, les changements dans la circulation océanique, tels qu'un affaiblissement des grands courants qui maintiennent actuellement certaines zones fraîches, pourraient modifier la façon dont ce mercure est distribué. Si les courants océaniques changent, des zones qui sont actuellement sûres pourraient commencer à recevoir des charges plus élevées de mercure provenant de la terre, tandis que d'autres régions pourraient voir des schémas d'exposition différents. L'étude suggère que même si l'humanité arrêtait toutes les nouvelles émissions de mercure aujourd'hui, la libération par le climat du vieux mercure stocké continuerait de menacer la faune et les communautés autochtones qui dépendent d'elle pour se nourrir.

Cette recherche met en lumière une lacune critique dans notre compréhension de la santé environnementale. Elle montre que réduire les émissions n'est que la moitié de la bataille ; le climat lui-même agit désormais comme une source secondaire de pollution, déverrouillant des réservoirs de toxines qui étaient enfermés depuis des générations. Le phoque marbré, une espèce qui sert depuis longtemps de sentinelle pour la santé de l'Arctique, raconte aujourd'hui l'histoire d'un monde en mutation où le passé rattrape le présent. En suivant ces empreintes chimiques, les scientifiques peuvent désormais prédire où les prochaines vagues de contamination pourraient frapper, offrant un outil vital pour protéger à la fois l'écosystème fragile de l'Arctique et les populations qui y vivent.