Quand la Manche était un fleuve ...

- communiqué de presse

Vendredi, 15 septembre 2006

Une estimation chronologique de l'activité du fleuve Manche, apparu au cours de la dernière grande glaciation entre la France et l'Angleterre, vient d'être réalisée pour la première fois par une équipe du Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE) d'Aix-en-Provence (CNRS, Collège de France et Université Aix-Marseille III) en collaboration avec une équipe hollandaise du Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ). Ce résultat est publié dans la revue Science du 15 septembre 2006.

Il y a environ vingt millénaires, pendant le dernier maximum glaciaire, la Terre traversait une période froide particulièrement rigoureuse. L'Europe du Nord était recouverte par une véritable montagne de glace, appelée la calotte fennoscandienne. Le niveau marin était très bas, environ 130 mètres en dessous du niveau actuel. La France et l'Angleterre n'étaient donc plus séparées par une mer, mais par un gigantesque fleuve : le fleuve Manche. Ce système fluvial, le plus grand jamais développé en Europe, était alimenté à la fois par les eaux de fonte de glaciers de montagne (les Alpes, notamment) et par celles des calottes fennoscandienne et anglo-irlandaise. Son bassin de drainage s'étendait très à l'Est sur le continent européen, collectant les eaux de la Seine, de la Tamise, du Rhin, de l'Elbe, de la Meuse, de la Somme, de la Weser et d'autres fleuves plus petits.

Si quelques structures géomorphologiques sous-marines non précisément datées étaient déjà connues, il n'existait jusqu'à présent aucun enregistrement fiable de l'activité passée du fleuve Manche. C'est chose faite aujourd'hui : une équipe du Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE) d'Aix-en-Provence (CNRS, Collège de France et Université Aix-Marseille III), en collaboration avec une équipe hollandaise du Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ) vient en effet d'établir la première chronologie de l'activité de ce fleuve pendant les 40 derniers millénaires, à partir de nombreux indicateurs géochimiques mesurés dans les sédiments marins prélevés dans le Golfe de Gascogne par le navire océanographique francais Marion Dufresne en 1995 avec le soutien de l'IPEV(1) et de l'INSU(2).

L'originalité de leur approche tient en particulier à l'utilisation d'un nouvel indicateur paléoclimatique pour reconstituer l'activité des fleuves. Cet indicateur est fondé sur l'analyse de certaines molécules caractéristiques de deux types d'organismes : d'une part, des eubactéries(3) et des archéobactéries(3) vivant dans le sol et d'autre part, des archéobactéries exclusivement marines. Les molécules choisies, des lipides complexes, sont semblables (subissant donc des processus de dégradation similaires) et résistantes (survivant à la sédimentation pendant plusieurs milliers d'années). L'équipe d'Aix-en-Provence est aujourd'hui la seule en France à utiliser cette technique novatrice inventée aux Pays-Bas.

L'enregistrement obtenu a permis de recréer l'enchaînement des processus qui se sont déroulés au début de la dernière déglaciation. Cela a commencé par une réactivation rapide du cycle hydrologique sur le continent européen. La phase fluviale, qui a débuté il y a 20 000 ans, a alors entraîné un important flux d'eau douce dans le golfe de Gascogne, ce qui a certainement eu un impact sur la circulation de l'Atlantique Nord, en surface comme en profondeur. Cette intense phase fluviale s'est ensuite arrêtée très brutalement, il y a 17 000 ans, lors de l'événement froid causé par la débâcle partielle de la calotte de glace qui recouvrait une grande partie du continent nord-américain (la Laurentide). Puis le niveau de la mer a continué à remonter encore plus rapidement...


Situation du continent eurasiatique au dernier maximum glaciaire : le tracé des côtes à 15 000 et 21 000 ans est illustré par les lignes en pointillés. La carotte MD952002 (point rouge) a été prélevée à 2174 m de profondeur dans l'axe du fleuve Manche, très proche de son delta au dernier maximum glaciaire. © CEREGE/Collège de France.

Ces études paléoclimatiques basées sur les sédiments marins localisés au large des embouchures de fleuves sont essentielles car elles permettent de reconstituer les variations hydrologiques passées à l'échelle de continents. Un fleuve intègre en effet les variations des précipitations et des fontes de glace sur l'ensemble de son bassin versant (dans le cas du fleuve Manche à l'échelle de toute l'Europe).

L'étude de ce paléo-fleuve et de son impact sur le climat régional n'est pas seulement d'un intérêt académique. Il est en effet crucial, pour pouvoir prévoir, de mieux comprendre les relations entre le cycle de l'eau et le climat. Ainsi, pour le siècle prochain, les modèles numériques prévoient une augmentation de la pluviosité (rapport du GIEC, 2001) et des flux d'eau douce vers l'océan incluant la fonte de la calotte Groenlandaise, des apports auxquels certaines zones de l'Atlantique Nord sont très sensibles : cela pourrait ralentir, voire faire basculer, la circulation océanique profonde ce qui aurait des incidences catastrophiques sur le climat. Même si les incertitudes restent nombreuses, le risque d'une déstabilisation de l'océan à l'échéance de la fin du siècle (ou du prochain) doit être pris au sérieux.

Description de la technique employée

Les progrès des techniques de chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse quadrupolaire (HPLC/MS) ont permis l'analyse directe de lipides complexes, pour lesquels un poids moléculaire et/ou une polarité élevés ne permettent pas l'utilisation des techniques classiques de chromatographie gazeuse : les tétraéthers de glycérol (en anglais glycerol dialkyl glycerol tetraethers, GDGTs). Ces tétraéthers de glycérol sont caractéristiques des archéobactéries, des procaryotes seuls capables de les synthétiser et qui les intègrent dans leur membrane.

Une équipe hollandaise a récemment isolé et identifié un groupe de tétraéthers ramifiés produits par des organismes vivants en milieu continental. En parallèle, cette même équipe a identifié une molécule, comparable structurellement, un tétraéther de glycerol isoprenoïde, le crénarchéol, synthétisé par une archéobactérie planctonique marine. Ce composé est abondant et ubiquiste dans les sédiments marins et lacustres et dans la colonne d'eau. Dans les sédiments marins, ce biomarqueur est probablement un des composés les plus abondants. Basé sur ces constatations, un index a été développé, l'index BIT (pour Branched and Isoprenoid Tetraethers en anglais), qui est basé sur l'abondance relative des tétraéthers d'origine terrestre et du crénarchéol. Cet indice permet de tracer les apports de matériel terrigène dans les sédiments marins. Il varie entre 0 et 1, toute la matière organique étant d'origine marine ou terrestre, respectivement.

Un laboratoire permettant la mesure de ces composés a été récemment installé dans l'antenne du Collège de France à Aix-en-Provence (CEREGE et Chaire de l'évolution du climat et de l'océan). Il comprend une salle de chimie humide permettant l'extraction et la purification des tétraéthers à partir de la fraction lipidique totale, ainsi qu'une chaîne de chromatographie liquide couplée à un spectromètre de masse, équipé d'une source permettant une ionisation chimique des composés sous pression atmosphérique (APCI-LCMS, Agilent serie 1100). Cet équipement a été financé conjointement par le Collège de France, la Région PACA, la Communauté du Pays d'Aix-en-Provence et le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER).


Chromatographe en phase liquide couplé à un spectromètre de masse quadripolaire permettant l'identification et la quantification de composés organiques de poids moléculaires importants (Agilent serie 1100). © CEREGE/Collège de France.

Note(s): 
  1. IPEV : Institut polaire francais Paul Émile Victor
  2. INSU : Institut national de sciences de l'Univers
  3. Les eubactéries et des archéobactéries sont deux types de procaryotes (bactéries au sens large).
Source(s): 

Early reactivation of European rivers during the last deglaciation.
Ménot G, Bard E, Rostek F, Weijers JWH, Hopmans EC, Schouten S, Sinninghe Damsté JS, Science, vol. 313, 1623-1625, (15 sept. 2006).

Contact(s):
  • Guillemette Ménot, LGL-TPE/OSUL
    guillemette [dot] menot [at] ens-lyon [dot] fr, 04 72 72 84 14
  • Edouard Bard, CEREGE/PYTHÉAS
    bard [at] cerege [dot] fr, 04 42 50 74 18

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