Présentation

Cette thèse entre dans le cadre du programme européen MATBIOPOL^* dans lequel quatre tapis microbiens ont été pris comme modèles d’étude, localisés sur les sites : de Camargue (Salins-de-Giraud - France), des Iles Orcades (Ecosse), de Solar Lake (Eilat - Israël) et du Delta de l’Ebre (Espagne). Elle s’intègre également au sein du programme national LIT’EAU dans lequel le tapis microbien de Guérande (Pradel - France) a été utilisé comme modèle au sein de notre laboratoire. Dans ce travail, seuls les tapis microbiens de Camargue, des Iles Orcades et de Guérande ont été analysés.

II.1.1.1. Les salins de Camargue (Salins-de-Giraud - France)

Les tapis microbiens étudiés se développent dans les environnements naturels appelés les salins de Salins-de-Giraud au sud du Delta du Rhône en Camargue (Figure 9). Cette zone est soumise au climat méditerranéen côtier, avec des températures douces s'étendant de 13°C à 25°C, et des précipitations annuelles moyennes de 750 à 1000 mm.

Mer

Méditerranée

Figure 9 : Situation géographique des salins de Salins-de-Giraud.

* http://www.univ-pau.fr/RECHERCHE/MATBIOPOL

Les salins sont exploités par évaporation naturelle de l’eau de mer, pour produire du sel. Celle-ci circule dans de grands bassins lagunaires, les « partènements », où sous l’action conjuguée du soleil et du vent son volume est réduit de 20 % à 10 % et permet au carbonate de calcium (CaCO3) et au gypse (CaSO4.2H2O) de précipiter. La saumure ainsi prête à cristalliser est ensuite dirigée vers des bassins soigneusement dimensionnés appelés « tables salantes », où a lieu la précipitation et la récolte de la halite (NaCl naturel). Les salins de Camargue présentent une surface de 10 000 hectares de partènements, et de 770 hectares consacrés aux tables salantes. La production de sel des Salins du Midi s’élève en moyenne à 1 000 000 de tonnes par an.

Le site de prélèvement est situé dans un partènement appelé la Baisse de Cinq Cents Francs (Figure 10). Ce bassin d'environ 10 km² est employé pour le stockage de l'eau, par la compagnie des Salins du Midi. L'eau n'y excède jamais la profondeur de 20 cm et se situe dans une échelle de salinité comprise entre 70 et 150 ‰ (m/v).

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S a l i n s - d e - G i r a u d

Figure 10 : Carte du site de prélèvement des salins de Salins-de-Giraud (échelle : 1/500 000).

Le tapis microbien étudié se développe à la surface de ce bassin de pré-concentration, alimentant les salins adjacents avec de l’eau de mer pré-concentrée en sels (Figure 11). En fonction des manœuvres effectuées, par la compagnie des Salins du Midi, (ouverture ou fermeture des vannes d’entrée d’eau) et des conditions climatiques existantes (soleil et vent), le niveau d’eau de ce bassin peut varier fortement. Ce site est exploité uniquement du mois d’avril au mois de septembre, les tapis microbiens sont donc soumis en période hivernale à de fréquentes dessiccations. En dépit de ces variations environnementales prononcées, un tapis microbien photosynthétique épais de plusieurs centimètres se développe au sein de ce bassin.

Figure 11 : Vue du site de prélèvement (Baisse de cinq cents francs)

Les tapis microbiens prenant place dans ces milieux hypersalés, sont dominés par les cyanobactéries des genres Microcolleus et Phormidium. Ces tapis photosynthétiques couvrent une très large partie de la Baisse de Cinq Cents Francs et d'autres étangs adjacents. Ils sont constitués de couches stratifiées de profondeur d'environ 5 à 10 mm (Figure 12).

D’autres tapis microbiens se développant au-dessous d’une croûte de gypse dans des bassins de salinités supérieures (130-200 ‰ (m/v)), ont été précédemment décrits (Caumette et al., 1994 ; Mouné, 2000 ; Mouné et al., 2003). A partir de ce tapis microbien, de nombreuses espèces bactériennes anaérobies ont été isolées (Caumette et al., 1988 ; Caumette et al., 1991 ; Mouné et al., 1999 ; Mouné et al., 2000; Ollivier et al., 1994 ).

B A

Figure 12 : Coupes transversales du tapis microbien de Camargue. Observation des couches successives de haut en bas : cyanobactéries brunes, bactéries phototrophes anoxygéniques pourpres, bactéries sulfato-réductrices. A/ tapis microbien lors du prélèvement. B/ Tapis microbien après stabilisation au laboratoire.

II.1.1.2. Les îles Orcades (Ecosse)

Les îles Orcades se trouvent à 25 kilomètres de la côte Nord-Est de l'Ecosse. La baie de Swanbister, où sont présents les tapis microbiens prélevés, se situe sur le rivage nordique de Scapa Flow (Figure 13).

Les plages de Scapa Flow sont localement enrichies en matière organique riche en azote, dû à la décomposition des microalgues sur les plages. Dans la baie de Swanbister, un apport supplémentaire en matière organique est amené par les rejets des distilleries locales de Whisky. La matière organique ainsi accumulée stimule l'activité respiratoire en surface du sédiment. Au-dessous d'une profondeur de 2 à 3 mm, les sédiments deviennent anoxiques, et présentent des taux de sulfato-réduction importants.

Figure 13 : Carte de Scapa Flow localisant le site de prélèvement dans la baie de Swanbister.

Figure 14 : Vue du site de prélèvement des plages de la baie de Swanbister.

Les tapis microbiens stratifiés se développant sur ces plages sablonneuses abritées (Figure 14), sont décrits comme des tapis microbiens marins dominés par les bactéries sulfureuses pourpres, principalement Thiocapsa roseopersicina. Les microcolonies distinctes formées par ces bactéries sulfureuses pourpres participent à la cohésion des grains du sédiment. Ces agrégats mènent à une réduction de l’érosion, ainsi qu’à une stabilisation du sédiment. Cependant ces agrégats ne sont pas aussi efficaces dans la stabilisation du sédiment sableux et dans la prévention de l’érosion que ne le sont des structures cohésives telles que les tapis cyanobactériens.

Trois tapis microbiens des Iles Orcades, se distinguant par la position de la couche de cyanobactéries, ont déjà été décrits. En effet, celle-ci peut se situer soit au-dessus, soit au- dessous de la couche de bactéries pourpres ou bien être totalement absente permettant ainsi le développement exclusif des bactéries pourpres à la surface du sédiment (Figure 15) (Herbert, 1985 ; van Gemerden et al., 1989a; van Gemerden et al., 1989b).

Figure 15 : Coupe transversale du tapis microbien se développant sur les plages de Swanbister.

II.1.1.3. Les marais salants de Guérande (Pradel – France)

Les marais salants de Guérande constituent le site de production de sels le plus septentrional d’Europe (Ouest de la Loire Atlantique - Bretagne) avec ses 2000 hectares de marais exploités depuis plus de 1000 ans. Les prélèvements ont été effectués sur les marais salants de la commune de Pradel (Figure 16).

Guérande

Pradel Océan

Atlantique

Figure 16 : Situation géographique des salines sur la commune de Pradel proche de Guérande. (échelle : 1/25 000)

Dans les marais salants de Guérande (Figure 17) la production du sel, réalisée de manière artisanale par les Salines de l’Ouest, s’élevait entre 1994 et 1998 à 12 000 tonnes par an. Malgré la pollution pétrolière du littoral atlantique due au naufrage de l’Erika en décembre 1999, les marais salants de Guérande n’ont pas été atteints par la marée noire.

Figure 17 : Vue du site des marais salants de Pradel (Guérande).

Chaque saline est une mosaïque de bassins aux formes géométriques variées permettant à l’eau de mer de circuler par des « Étiers » creusés dans l’argile, d’un premier bassin d’évaporation ou « Vasière » (salinité de 40 ‰) aux bassins de cristallisation appelés

« Œillets » (salinité supérieure à 250 ‰). La salinité de l’eau augmente ainsi par évaporation en suivant un trajet en chicanes à travers une succession de bassins intermédiaires en commençant par le « Cobier » (50 ‰), les « Fares » (50 à 200 ‰), puis les « Adernes » (250 ‰) (Figure 18).

Figure 18 : A/ Représentation schématique d’une saline. B/ Photo aérienne d’une saline.

Extraits du dossier de presse « le Sel de Guérande ».

A

B

Différents tapis microbiens sont présents dans les bassins hypersalés des marais salants de Guérande, sous des températures d’environ 11-12°C et des précipitations annuelles moyennes de 800-900 mm. L'eau au sein des bassins n'excède jamais la profondeur de 10 cm.

Les tapis microbiens qui s’y développent sont très fins, entre 5 et 10 mm. Ils sont majoritairement composés d’algues, de diatomées et de bactéries oxy- et anoxyphototrophes.

Lorsque la salinité est autour de 10 ‰ (m/v) (bassins de stockage), les principales populations microbiennes en sont les cyanobactéries des genres Aphonothece, Microcoleus, Spirulina, et Oscillatoria, mais aussi les Chromatiacae. Lorsque la salinité augmente, dans les bassins de récolte des salines, les genres Halobacterium sp. et Dunaliella sont prédominants (Giani et al., 1989).

Le tapis microbien que nous avons analysé, a été prélevé dans un fare d’une salinité d’environ 70 ‰ (m/v).