II. MATÉRIEL ET MÉTHODES
II.3. Échantillonnage
Des tests pré-analytiques sur 11 phoques annelés ont été réalisés pour étudier les variations potentielles des concentrations de mercure liées à l’utilisation de différentes dents (en fonction du type de dent et de la place au sein de la mandibule). Trois individus sur 11 présentent des différences de niveaux de mercure entre les 3 types de dents, i.e. incisive, post-canine et molaire (p = 0,01 ; 0,02 ; 0,005) et 4 individus (incluant les 3 précédemment évoqués) sur 11 montrent des différences dans les concentrations de mercure entre les 7 dents (2 incisives, 1 post-canine, 4 molaires) (p = 0,01 ; 0,006 ; 0,007 ; 0,007). Par conséquent, une procédure de prélèvement standard a été établie en début de thèse consistant à prélever toujours la même dent de la même mandibule chez les deux espèces étudiées, 2nde molaire en partant de la symphyse mentonnière du côté droit en ce qui concerne le phoque annelé et 3e incisive en partant de la symphyse mentonnière du côté droit pour l’ours polaire (Figure II.7).
Figure II.7. Dents prélevées sur les phoques annelés (à gauche) et les ours polaires (à droite)
II.3.1. Institutions de recherche
Echantillonnage des dents
Une partie des échantillons de ce travail est issue de campagnes de prélèvements de tissus biologiques réalisées ponctuellement depuis les années 80, notamment dans le cadre du programme HMGME (Heavy Metals in the Greenland Marine Environment). Par la suite, la création de l’AMAP en 1991 et la mise en place du programme de suivi « AMAP Core » ont permis d’instaurer des campagnes plus régulières, visant à collecter et analyser des tissus biologiques de différentes espèces et permettre ainsi le suivi temporel de certains contaminants, dont le mercure. Un programme initial de 5 ans a ainsi été lancé entre 1999 et 2004 avec prélèvements chaque année
en des régions du Groenland bien établies. Depuis 2004, l’intervalle de ces prélèvements dans le cadre de l’AMAP est passé de une à deux années. Les prélèvements de tissus réalisés lors de ces campagnes reposent sur une étroite collaboration entre les scientifiques et les chasseurs groenlandais et le matériel biologique résultant est stocké au département Environnement Arctique au NERI, Danemark.
Ainsi, les dents des phoques annelés du Groenland, des régions de Qeqertarsuaq (Centre Ouest Groenland) et Ittoqqortoormiit (Centre Est Groenland) prélevées entre 1982 et 2006 (n = 285), dont les analyses de mercure et d’isotopes stables ont conduit à la rédaction de l’article en Annexe 1, proviennent de ces campagnes de prélèvements dans le cadre de programmes établis.
En outre, 60 dents supplémentaires de phoques annelés du Groenland ont été échantillonnées lors de la campagne de 2008 ; toutefois, l’analyse des isotopes stables n’a pas pu être réalisée chez ces individus.
Les dents de phoques annelés de 1971 provenant de la région centre de l’Ouest du Groenland (n = 22) et préalablement stockées au Greenland Institute of Natural Resources (GINR), ont aussi été utilisées et leurs concentrations en mercure analysées. Les contenus en isotopes stables d’azote et de carbone ont été déterminés pour certains de ces individus.
Le Canadian Wildlife Service (CWS) d’Edmonton conduit des recherches sur la faune arctique et dans ce cadre, cette institution prélève et conserve des dents de phoque annelé et d’ours polaire pour les déterminations d’âge des individus. Ainsi, les dents de 47 phoques annelés du Sud de l’Arctique canadien prélevées sur deux années distinctes (1991 et 2000), ainsi que celles de 18 individus ours polaires provenant de la même région et datant de 2009 pu être analysées en mercure.
Echantillonnage des poils
L’ours polaire étant une espèce protégée, aucun prélèvement de tissus de cette espèce n’est effectué sur une base régulière. Néanmoins, les autochtones se livrent occasionnellement à des prélévements de tissus sur cette espèce en collaboration avec les scientifiques des pays concernés. Par ailleurs, lors des missions de terrain visant à marquer les ours polaires pour suivre leurs déplacements, des poils sont prélevés de manière ponctuelle par les chercheurs des institutions impliquées (principalement NERI et GINR au Groenland, Norwegian Polar Institute à Svalbard et le CWS d’Edmonton au Canada).
Ainsi, la plupart des poils d’ours polaires du Groenland (de 2003 à 2009, n = 135), de Svalbard (de 1995 à 2008, n = 118) et de l’Arctique canadien (couvrant 13 sous-populations, de 1993 à 2009, n = 395) utilisés pour les analyses de mercure et d’isotopes stables de carbone et d’azote ont été prélevés dans ce cadre. Certains de ces résultats sont présentés en Annexe 4, cet article incluant également des analyses antérieures à ce travail.
Par ailleurs, des échantillons de poils de 3 espèces de phoques, phoque crabier (Lobodon
carcinophaga), phoque de Weddell (Leptonychotes weddellii) et phoque de Ross (Ommatophoca rossii) ont été prélevés lors d’une récente mission en Antarctique de l’un des chercheurs du NERI,
en collaboration avec des scientifiques suédois (n = 46). En outre, le NERI prélève ponctuellement depuis les années 1990 des poils de phoques annelés, de phoques gris (Halichoerus grypus), de phoques barbus (Erignathus barbatus) et de phoques communs (Phoca vitulina) au Danemark et au Groenland ; les concentrations de mercure et les isotopes stables de carbone et d’azote ont ainsi été analysés dans 39 échantillons provenant de ces prélèvements opportunistes et dans les 46 provenant des pinnipèdes d’Antarctique, permettant la comparaison des niveaux de mercure entre ces différentes espèces de phoques en lien avec leur niveau trophique. Les résultats sont présentés en Annexe 3.
II.3.2. Muséums d’Histoire Naturelle
Les MHN des pays arctiques hébergent des collections de crânes, de fourrures et autre matériel biologique résultant de diverses expéditions ou fouilles archéologiques. Ce matériel stocké et préservé en ces lieux s’est accru au fil des décennies et constitue aujourd’hui la source principale de tissus biologiques « historiques » datant de quelques dizaines à quelques centaines d’années (Figure II.8).
Muséum d’Histoire Naturelle d’Oslo, Norvège
Les dents des ours polaires de Svalbard dont les analyses en mercure et en isotopes stables a conduit à la rédaction de l’article en annexe 2, proviennent de la collection de crânes d’ours polaires du MHN d’Oslo. L’ours polaire étant une espèce protégée en Norvège depuis 1974 (Born, 2008), l’échantillonnage laisse paraître un biais évident dans le nombre de crânes disponibles avant et après cette date. Ainsi, sur 87 individus prélevés pour étudier la tendance temporelle du mercure entre 1964 à 2003, 60 proviennent des années 60 et seulement 17 des années 90 et début des années 2000.
Muséum d’Histoire Naturelle d’Ottawa, Canada
De manière similaire aux prélèvements de Svalbard, la collection de crânes d’ours polaires du MHN d’Ottawa a permis le prélèvement de dents de cette espèce pour l’Arctique canadien. Cette collection s’est toutefois révélée très hétérogène en ce qui concerne les régions géographiques et les années de prélèvements. L’échantillonnage a toutefois été réalisé de manière à pouvoir établir une tendance spatiale (i.e. comparer les niveaux de mercure dans les individus du Nord de l’Arctique canadien avec ceux des individus des régions Sud), et par ailleurs, à pouvoir établir des tendances temporelles pour ces deux régions. Toutefois, les crânes disponibles couvraient uniquement la période de 1887 à 1975 (n = 81). Seules les analyses de mercure ont pu être réalisées sur ces échantillons canadiens.
Le MHN d’Ottawa renferme par ailleurs une collection de fourrures d’ours polaires datant de 1882 à 1936 qu’il nous a été donné d’échantillonner (n = 23).
Muséum d’Histoire Naturelle de Copenhague, Danemark
Les dents de 18 phoques annelés datant de 1928 et provenant de la région centre de l’Est du Groenland ont été prélevées et leurs concentrations de mercure et rapports isotopiques d’azote et de carbone ont été déterminés.
II.3.3. Récapitulatif du matériel utilisé
Phoque annelé (Tableau II.1)
Tableau II.1. Récapitulatif du matériel biologique de phoques annelés utilisé dans cette étude, la zone géographique et les années de prélèvement, le nombre d’individus utilisés pour la détermination des concentrations de mercure (Hg) et celle des rapports isotopiques de carbone et d’azote (IS)
À partir de ce matériel, les tendances spatiales de concentrations en mercure des phoques annelés pourront être étudiées dans les dents des individus de la région Sud de l’Arctique canadien et des régions centres de l’Est et de l’Ouest du Groenland entre les années 90 et 2000. Dans le cadre de l’annexe 3, les concentrations de mercure dans les poils des différentes espèces de pinnipèdes provenant du Groenland, du Danemark et de l’Antarctique seront étudiées.
Les tendances temporelles porteront sur les dents des individus du Groenland, entre 1928 et 2008 pour la région centre Est, et entre 1971 et 2008 pour la région centre Ouest. Par ailleurs, les tendances temporelles de ces mêmes individus traitées en détail sur un plus court terme, entre 1986 et 2006 pour la région centre Est et entre 1982 et 2006 pour la région centre Ouest, sont présentées en Annexe 1.
Ours polaire (Tableau II.2)
Tableau II.2. Récapitulatif du matériel biologique d’ours polaires utilisé dans cette étude, la zone géographique et les années de prélèvement, le nombre d’individus utilisés pour la détermination des concentrations de mercure (Hg) et celle des rapports isotopiques de carbone et d’azote (IS)
À partir de ce matériel, les tendances spatiales de concentrations de mercure des ours polaires pourront être étudiées dans les dents des individus de Svalbard, du centre Est du Groenland et de la région Sud de l’Arctique canadien entre les années 90 et 2000. De plus, les concentrations de mercure dans les poils seront comparées sur cette même période temporelle entre les individus provenant de Svalbard, des régions centre Est, centre Ouest et Nord-ouest du Groenland et des régions Nord et Sud de l’Arctique canadien.
Les tendances temporelles porteront sur les dents des individus de Svalbard entre 1964 et 2003 (Annexe 2), sur les dents d’ours des régions Nord et Sud de l’Arctique canadien entre 1887 et 2009 et sur les poils d’individus de ces mêmes régions entre 1882 et 2009. Enfin, la tendance temporelle dans les poils des ours polaires du Nord-ouest du Groenland sera étudiée entre 1892 et 2008 et présentée plus en détail en annexe 4.