Ecotoxicologie et exposition des bivalves aux métaux

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L’origine des données

Depuis sa création, le département des pêches de la FAO a constitué une base de données statistiques sur les ressources aquatiques. Les données relatives aux pêcheries et à l’aquaculture sont communiquées par les états membres de la FAO, puis vérifiées par d’autres sources. Les quantités et la composition des productions sont classées par zones océaniques, par environnement, par pays, par an et par taxon. Sur les 26 zones de pêche établies par la FAO sur le plan international, 19 sont des zones maritimes.
Avant 1950, une faible quantité de données ne concernant que les pêcheries industrielles avait été déclarée. Après cette date, la quantité et la fiabilité des données sur les secteurs industriel et artisanal ont augmenté progressivement; ce qui a permis d’estimer la production industrielle séparément (Watson et Tidd, 2018). Jusqu’à ce jour, cependant, les statistiques officielles sous-estiment les prises des petites pêcheries et l’étendue du commerce informel ou illégal (Pauly et Zeller, 2016 ; FAO, 2016).
En réalité, la plupart des petites pêcheries sont des activités de subsistance et ne sont pas déclarées (Gillett et Lightfoot, 2001 ; Zeller et al., 2006, 2007 et 2015). De plus, selon la FAO, les valeurs déclarées par espèce sont probablement sous-estimées car certains pays fournissent leurs données par grands groupes d’espèces; des échantillons pouvant avoir été classés dans une autre catégorie (genre, famille…) ou dans celle nommées: autres bivalves ou non identifiés (n.i.) (FAO, 2016)
Dans le cadre de l’évaluation des pressions de pêche sur les biocénoses marines, d’autres sources telles que SeaAroundUs.org proposent une reconstitution des prises réelles. Les données ciblées pour les reconstitutions ne concernent que les captures effectuées dans environ 40 % de l’espace océanique mondial (c’est-à-dire des ZEE) (Zeller et al., 2015). Par exemple, les reconstitutions faites pour 25 localités du Pacifique indiquent qu’en 2010 les captures totales étaient 1,7 fois supérieures aux données déclarées, du fait de la sous-représentation du secteur de subsistance (Zeller et al., 2015).
La méthode qui permet de réaliser les estimations des captures réelles consiste à:
Comparer les séries de données de la FAO avec celles déclarées par les pays et par les institutions. Les captures dites déclarées représentent toutes les captures jugées officielles par la FAO ou par d’autres entités internationales telles que, le Conseil International pour l’Exploration de la Mer (C.I.E.M.) pour l’Europe et la Commission pour la conservation des ressources marines vivantes de l’Antarctique (C.C.A.M.L.R.). Cette dernière institutions traite des zones statistiques relativement petites (voir, pour exemple Ainley et Pauly (2013).
Collecter des données complémentaires en utilisant d’autres sources, comprenant les revues de la littérature, les rapports d’études, les archives, les consultations d’experts… La liste est non exhaustive. Cette étape permet d’identifier des données manquantes sur le type de pêche (artisanale, de subsistance ou de loisirs) ou les caractéristiques des pêcheries (espèces cibles, période de pêche, engins utilisés).
Classer les données de capture pays par pays, (voir la méthode mise en œuvre pour la première fois par Zeller et al., (2007).
Faire l’estimation des séries chronologiques de captures totales, cumulant les captures déclarées avec les séries de données manquantes étendues à l’échelle nationale. Par exemple, les taux de capture par habitant (ou par pêcheur) pour les pêcheries de subsistance et récréatives sont des interpolations. Pour cette méthode de reconstructions des captures voir pour plus d’explications, Zeller et Pauly (2015) et les auteurs cités par eux.
En conclusion, les différents secteurs de pêche se distinguent par un niveau de prélèvement des ressources aquatiques qui dépend de leur équipement et de la fréquence de leur activité. Les données officielles sur les prises sont en-deçà de l’exploitation réelle des ressources marines, car elles ne tiennent pas compte des secteurs informels de la pêche ou des activités illégales. Même si les reconstitutions apportent des précisions, à cause des difficultés de collecte, les informations sur la totalité des petites pêches ne sont pas exhaustives.

La contribution des différents types de production à l’approvisionnement en bivalves marins

L’exploitation globale de la faune marine par capture directe dans les milieux naturels a été au moins multipliée par 5 entre 1950 et 1996, pour atteindre 86,36 millions de tonnes (FAO Fishstat, 2019). Puis, entre 2009 et 2014, cette production a légèrement baissé à 80,4 millions de tonnes par an (FAO,2016; Wijsman et al., 2019) et oscille actuellement autour de 76,8 millions de tonnes par an (FAO Fishstat, 2019). La production de bivalves par pêche dans un but alimentaire a suivi une évolution similaire et avec 1,39 millions de tonnes en 2017, elle ne représente actuellement que 2 % du volume global de toutes les captures de faune marine. Néanmoins, l’exploitation globale des bivalves marins est plus importante car la grande majorité des bivalves produits dans le monde est issue du secteur aquacole.

L’importance de la production aquacole

Bien que les naissains utilisés par les aquaculteurs soient principalement récoltés dans les milieux naturels, il y existe une distinction claire entre les deux types de production. Selon la FAO, la différence entre les produits aquacoles et les produits capturés par pêche tient à la condition que les organismes aquacoles aient constitué une ressource privatisée et cultivée dans un but alimentaire pendant toute leur période de croissance, tandis que les produits de la pêche sont issus de ressources publiques exploitables.
La production aquacole occupe une place de plus en plus importante dans la fourniture de bivalves pour l’alimentation. Du fait de l’intensification ou de l’essor des activités aquacoles de certains pays d’Asie (Chine, Japon, Corée du Sud,..) et du Chili, à partir de 1990, la quantité de bivalves produite par l’aquaculture marine a été multipliée par 8,8 entre 1980 et 2017 (voir fig.I-1).
En 2017, elle a fourni 91 % des 18,7 millions de tonnes de bivalves marins exploités dans le monde. Parallèlement à l’essor de la conchyliculture marine, on assiste à une tendance au déclin de la production par captures. Selon Wijsman et al., (2019), entre 2009 et 2014 les parts de la mariculture et des captures sauvages étaient respectivement 89 % et 11 %.
D’après les données de la FAO, en 1990, les prélèvements de bivalves marins (hors huîtres perlières) qui étaient à un peu plus de 2 millions de tonnes, soit 38,9 % de la production totale de bivalves, se sont réduits à 1,4 millions de tonnes en 2017, ce qui ne représente plus que 8 % du volume global de bivalves exploités à des fins alimentaires (fig.I-1).
La distribution actuelle (2017) des différents types de bivalves dans la production maricole mondiale est donnée par le graphique ci-dessous (fig.I-2) :
Les prises de peignes et de « clams » constituent environ respectivement 43 % et 36 % du total des captures. Seulement 4 % des huîtres et des moules consommées dans le monde sont issues de captures dans le milieu marin tandis que respectivement 9 % et 22 % des « clams » et des pectens le sont. En conséquence, quel que soit le type considéré, les bivalves consommés proviennent en très grande majorité d’élevages marins.
L’élevage de bivalves marins prédomine également au sein de l’aquaculture mondiale. En 2017, la conchyliculture représentait environ 75 % de la production totale d’animaux marins élevés, soit 17 millions de tonnes de mollusques, dont 91 % étaient des bivalves. Sur les 15,6 millions de tonnes de lamellibranches produits, 92 % proviennent uniquement d’Asie, en particulier de la Chine qui en fournit 86 % (soit la grande majorité des huîtres, des peignes et des petits bivalves. Cependant, comme nous l’avons déjà vu, les données de la FAO sont en-deçà de l’exploitation réelle des ressources marines, car elles ne tiennent pas compte en particulier des secteurs informels de la pêche. Avec les reconstructions des données de capture issues de SeaAroundus.org, la comparaison de la contribution de toutes les catégories de pêcheries dans les prises globales a pu être effectuée.

Répartition des captures globales par différents secteurs de pêche

La combinaison par SeaAroundus.org, des données officielles avec les reconstitutions pour la période allant de 1950 à 2015 permet d’avoir une vision plus précise sur l’évolution du volume global des captures (fig.I-3).
En calculant les différences entre le volume des captures déclarées et débarquées à partir de ce graphique (fig.I-3), on peut estimer que les captures non officielles s’élèvent en moyenne à environ 78 000 tonnes par an entre 1975 et 2014, ce qui constitue un peu moins d’un tiers des captures globales. On constate qu’en réalité, le niveau d’exploitation des espèces marines est nettement plus important que les données officielles (Pauly et Zeller, 2016)
Les différents secteurs n’ont pas contribué de la même façon à la production globale au cours du temps (voir tabl.I-1 et fig.I-4).
Entre 1950 et 2014, presque toutes les activités globales de pêche marine avaient accru leurs prélèvements de bivalves (tabl.I-1). On constate que la pêche de subsistance avait fourni un volume non négligeable de bivalves en 2014.

Origine géographique des principaux bivalves pêchés

L’intérêt de ce paragraphe est de retracer l’origine des produits potentiellement consommés afin de rechercher une relation avec l’état de pollution des zones de production. On cherche à connaître les zones géographiques de production par pêche des principales espèces de bivalves.
Sachant que la diversité des espèces de bivalves varie beaucoup d’une latitude à une autre et au niveau des zones équatoriales, selon un gradient longitudinal (exemple: Stehli et al., 1967; Flessa et Jablonski, 1995 ; Roy et al.,1994, 1996 ; Crame, 2000), sur le tableau ci-dessus (tabl.I-4) les zones statistiques de la FAO (fig.I-10) ont été regroupées en 8 zones géographiques, dans lesquelles les quantités des différentes familles de bivalves récoltés sont indiquées en pourcentage. Les principaux groupes de bivalves exploités peuvent différer selon les zones de pêche (fig.I-10)..

Aperçu de l’exploitation de bivalves au cours de l’histoire de la Martinique

Plusieurs auteurs ont signalé la vente (Beau, 1857; Morice, 1957), le ramassage (Labat,1716; Thibault de Chavaillon, 1763; Beau, 1857; Boutin et Sainton, 2004; Guillou et Lagin,1997 ; Morandi, 2015), la consommation (DuTertre,1671; Beau,1857; Benoist,1959; Noury,1967; Pinchon,1973; Ebroin,1972; Mauvois,1982; Lamy et Piontier,1990; Wallman, 2014; Wallman et al, 2014; Wallman et Grouard, 2017) ou ont indiqué une liste (Beau, 1857; Morice, 1957; Benoist,1959) des bivalves consommés en Martinique ou en Guadeloupe depuis le début de la colonisationjusqu’au début du XXème siècle.
Des données archéologiques témoignent de la récolte de ces espèces depuis l’époque précolombienne.Ces gisements coquilliers prospectés sont présents le long de la côte littorale de la zone sud Atlantique de l’île: Macabou, Cap Chevalier, le site de Cap Est (Vidal et al., 2004; Grouard et Serrand, 2005) ainsi qu’au Diamant (Côte sud-Caraïbe) (Serrand, 2002).
Les archéofaunes de quatre sites fouillés ont été étudiées. Le graphique ci-dessous, (fig.I- 16) donne la répartition des 9 espèces de bivalves qui étaient les plus fréquents dans les amas récoltées.Les espèces exploitées sont par exemple: Lucina pectina, Codakia orbicularis, Asaphis deflorata, Donax denticulatus, Anomalocardia brasiliana (Serrand, 2012).
On constate en général, une exploitation de plusieurs espèces sur un même site sauf à Dizac où selon Serrand (2005, 2007), le petit bivalve Donax denticulatus était le plus recherché. Cette Donacidae vit sur des fonds sableux de plage (Shafee, 1999) à haute énergie et, si elle est devenue moins fréquente en Martinique, elle est actuellement fortement exploitée à la Guadeloupe.

Quelques caractéristiques des pêcheries actuelles de bivalves à la Martinique

Dans le cadre de cette étude, les données sur les pêcheries de coquillages ont été récoltées. La  méthodologie utilisée lors de cette étude a été rapportée comme il suit.

Méthodologie

Les données des pêcheries actuelles ont été collectées durant la période de février à août 2012 ou 2013. Plusieurs méthodes ont été utilisées:
Enquête préliminaire
L’évaluation du nombre de pêcheurs s’est faite par enquête. L’étude a d’abord cherché à identifier les principales zones potentielles de pêche de bivalves et s’est basée sur le fait que selon les chiffres des affaires maritimes, les communes du François, Vauclin et du Robert sont les cinq premières communes dans lesquelles on trouve traditionnellement le plus grand nombre de pêcheurs professionnels de poissons. Á partir d’un découpage du littoral en 4 zones (tabl.I-8), des investigations sur le terrain ont permis d’identifier des pêcheurs concernés.
Les données issues de l’étude des pêcheries sont récoltées à partir de cet échantillon de pêcheurs.
Interviews des pêcheurs
Dans chaque site, plusieurs pêcheurs ont été interviewés, dans le but d’estimer le nombre de pêcheurs, les zones de pêches, les techniques de pêche et les espèces sélectionnées, d’évaluer le niveau des stocks et de mettre en évidence l’impact des pêcheries sur le renouvellement des ressources exploitées.
Observations de terrain
Certains pêcheurs ont été accompagnés sur le terrain dans le but de connaître les techniques de pêche.
Enquêtes sur les prises
L’enquête auprès d’un échantillonnage de pêcheurs sur les données de l’effort de pêche et des prises (entre 2012 et 2013). D’autres échantillons ont été récoltés plus tard en 2014 et en 2015. L’estimation des volumes des prises, de l’effort de pêche ainsi que la connaissance des lieux de captures et des espèces ciblées ont été réalisées par questionnaire (Voir Annexe 2). Les enregistrements des données ont été faits par entretien de chaque pêcheur toutes les deux semaines par téléphone ou sur le lieu de pêche. Des données supplémentaires ont été recueillies à partir de deux restaurants.
Les résultats présentés ci-dessous renseignent sur les espèces exploitées, les lieux de récoltes et les modalités de récoltes.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre-I: Origine de la production des différents bivalves marins consommés dans le monde
Introduction
1. Les différents types de production de bivalves dans le monde
1.1. Brève description de la méthodologie des sources principales utilisées
1.2. La contribution des différents types de production à l’approvisionnement en bivalves marins
1.3. Le cas des petites pêcheries
2. Origine géographique des principaux bivalves pêchés
3. La contribution de la Martinique au sein de la Caraïbe
3.1. La région Caraïbe dans son ensemble
3.2. Les volumes de bivalves produits dans la Caraïbe insulaire
3.3. Les pêcheries des bivalves marins à la Martinique : Etat actuel des connaissances
4. Quelques caractéristiques des pêcheries actuelles de bivalves à la Martinique
4.1. Méthodologie
4.2. Résultats
4.2.1. Les caractéristiques des pêcheurs
4.2.2. Les espèces ciblées et leurs zones de pêche
4.2.3. Les milieux et les techniques de pêche
4.2.4. L’effort de pêche et le volume des captures
4.2.5. La structure des prises et la connaissance des stocks
4.2.6. Le devenir des prises: la vente et la conservation
4.3. Discussions
4.3.1. Les prises de pêche de L.pectinata
4.3.2. Les prises de pêche d’A.deflorata
4.3.3. La consommation au cours du temps
Résumé :
ChapitreII–Milieux de vie et caractéristiques biométriques des principales populations de bivalves pêchées à la Martinique
Introduction
1. Matériels et méthodes
1.1.Présentation de la zone d’étude: la Martinique
1.2. Les espèces et les sites d’étude
1.3. Méthodes
2. Résultats
2.1. Quelques paramètres biométriques d’A. deflorata
2.2. Le cas de Sable Blanc
2.3. Quelques données sur la bio-écologie des principales espèces en Martinique
2.3.1. Caractéristiques écologiques d’Asaphis deflorata
2.3.2. Variations morphologiques de la coquille de L. pectinata (P. pectinatus)
Publication 1: Article: Morphological variations of the shell of the bivalve Lucina pectinata
Résumé :
3.Discussions
3.1. Sur la distribution, la morphologie et le mode de vie des espèces
3.2. Sur les paramètres biométriques
3.3. Les menaces sur les stocks de bivalves
Résumé
Chapitre III. Ecotoxicologie et exposition des bivalves aux métaux
Introduction
1. Les bivalves, bio-accumulateurs de métaux
1.1. Définitions
1.2. La biodisponibilité et ses facteurs de variation
2.La nutrition des bivalves et l’ingestion de métaux
2.1. Le mode de nutrition des bivalves
2.2. L’absorption des métaux
2.3. La régulation: métabolisation et excrétion des métaux
3. L’arsenic dans l’environnement des bivalves marins
3.1. Structure et spéciation
3.2. Les sources d’arsenic dans le milieu marin
3.3. Distribution et spéciation de l’arsenic dans l’eau et les sédiments marins
4. L’arsenic dans les sources trophiques des bivalves intertidaux
4.1. Dans les macroalgues et le phytoplankton
4.2. L’arsenic dans les macroalgues en décomposition
4.3. L’arsenic des herbiers
4.4. L’arsenic de la faune marine
5. Le métabolisme et l’accumulation de l’arsenic au sein des bivalves
5.1. Le métabolisme de l’arsenic chez les bivalves
5. 2. Les variations de spéciation selon le mode de vie et de nutrition
Publication 2: Sargassum contamination by arsenic and chlordecone: fate ashore and in compost
6. Exposition des bivalves aux éléments métalliques
6.1. Présentation de la zone d’étude : Le littoral atlantique
6.2. Méthodes
6.3. Résultats
6.4. Discussion
7. Quelques données sur l’(éco)toxicologie
7.1. La toxicité et son évaluation
7.2. L’élaboration des valeurs toxicologiques de référence.
Publication 3 : Le printemps silencieux de Sargassum
Résumé du chap III
Chapitre-IV : Consommation de bivalves et risques de contamination par les métaux: Le cas de l’arsenic
Introduction
1.Matériels et méthodes
1.1. La population martiniquaise et sa consommation de produits de la mer
1.2. La collecte et le traitement des données de consommation
1.3. Pour l’évaluation de l’exposition générale aux métaux lourds
1.4. Le calcul de l’exposition à l’arsenic
2.Résultats et discussions
2.1. Les habitudes de consommation des bivalves
2.2. L’exposition des consommateurs et risques pour la santé
3. Discussions
3.1. La consommation des bivalves pêchés en Martinique
3.2. La nécessité des VTS proposées
3.3. Sur l’exposition à l’arsenic par la consommation des bivalves
Résumé
Publication 4: Arsenic in edible bivalves in a context of sargassum beaching. A new risk for seafood consumers?
CHAPV-Synthèse, Préconisations et Conclusion:
1. Les bivalves, ressources alimentaires au cours du temps
2. La régression des ressources en bivalves
3. L’exposition des populations à l’arsenic par voie alimentaire risque d’augmenter
4. Le cas d’une contamination importante des bivalves par l’arsenic rejeté par les sargasses
5. La diminution des risques de contamination par les habitudes alimentaires.
6. La préconisation d’une norme pour protéger les consommateurs
Bibiographie

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