Les algues vertes sur le littoral breton : vers la fin d’une controverse ?

Quand un jeune homme décède début juillet 2019 dans une exploitation ostréicole de la baie de Morlaix (29), des associations de protection de l’environnement évoquent la piste d’une intoxication par le sulfure d’hydrogène (ou hydrogène sulfuré, H2S), un gaz dégagé lors de la putréfaction des algues vertes. En effet, cette année encore, celles-ci ont proliféré sur certaines plages de Bretagne, notamment en baie de Morlaix. Pourtant, quelques jours plus tard, l’autopsie demandée par le procureur du Finistère exclut un décès lié aux algues vertes et conclut à une noyade [1]. En fait, les émanations toxiques des échouages massifs d’ulves (ou laitues de mer) sont aussi soupçonnées d’avoir provoqué d’autres décès (un joggeur en 1989 et un employé d’une entreprise chargée du transport et de l’élimination des algues en 2009), des intoxications graves (coma d’un ramasseur d’algues en baie de Lannion et perte temporaire de la vue d’un autre en baie de Saint-Brieuc en 1999) ainsi que la mort d’un certain nombre d’animaux (deux chiens, un cheval…).

En réalité, les marées vertes ¹ sont apparues en Bretagne dans les années 1950 ou 1960, selon l’interprétation, a posteriori, de photographies satellitaires prises par l’IGN, mais elles n’ont été médiatisées qu’à partir de 1968 en baie de Lannion et dans les années 1970 dans les baies de Saint-Brieuc, de Douarnenez et de Concarneau [2]. Aujourd’hui, en Bretagne, huit sites font l’objet de plans de lutte mis en place par le gouvernement à partir de 2010 : les baies de la Fresnaye, de Saint-Brieuc, de Douarnenez et de Concarneau, la grève de Saint-Michel et les anses de Locquirec, de l’Horn-Guillec et de Guisseny [3].

Dans les faits, deux controverses scientifiques se sont superposées : d’une part, quelle responsabilité faut-il attribuer à l’hydrogène sulfuré dans les décès et, d’autre part, quelles causes peut-on trouver à la prolifération des ulves ? Une autre question s’est bien entendu ajoutée : comment agir contre la prolifération des algues, sachant qu’un certain nombre d’activités humaines interviennent dans le phénomène ?

Les algues vertes et l’eutrophisation

Le phénomène des « algues vertes » (prolifération des algues) est le résultat d’un processus biologique appelé eutrophisation (du grec eutrophos signifiant « bien nourri »). Un apport excessif de nutriments (azote, phosphore) provoque, dans certaines configurations environnementales, une augmentation de la production végétale qui réduit progressivement la pénétration de la lumière dans l’eau. Des espèces végétales opportunistes mieux adaptées à ces nouvelles conditions s’implantent et prolifèrent jusqu’à éventuellement remplacer les espèces présentes initialement. À terme, lorsque les végétaux meurent, leur décomposition appauvrit les eaux en oxygène (conditions d’anoxie), rendant l’écosystème peu compatible avec la survie d’espèces végétales et animales (voir l’encadré « L’eutrophisation »).

L’eutrophisation « naturelle » (ou géologique) est le produit de l’augmentation de la production de matière organique qui accompagne l’évolution d’un écosystème aquatique sur des temps longs, de quelques milliers à quelques millions d’années. L’eutrophisation « anthropique » d’un écosystème aquatique est associée à la surproduction de matière organique induite par des apports en phosphore et en azote issus des activités humaines [4]. C’est bien cette seconde forme d’eutrophisation qui pose les problèmes écologiques, sanitaires, économiques et sociétaux que l’on connaît et qui est au centre des controverses.

Les premières descriptions du phénomène des marées vertes, observé à proximité des grandes concentrations urbaines et industrialisées, datent du début du XX^e siècle. Avant la Seconde Guerre mondiale, ce sont les activités urbaines, alors seules capables de produire les quantités de nutriments nécessaires, qui sont à l’origine des marées vertes que l’on observe aux débouchés des rejets des eaux usées des grandes agglomérations [2].

Après la guerre, l’utilisation généralisée d’engrais de synthèse par l’agriculture va contribuer à l’augmentation des concentrations en nutriments dans l’environnement et, in fine, dans les milieux aquatiques. L’origine du phénomène des marées vertes est aujourd’hui attribuée à un ensemble de facteurs :  « La croissance démographique mondiale et le développement des concentrations urbaines, l’industrialisation et la spécialisation de l’agriculture, notamment le découplage culture-élevage permis par les moyens de transport, l’extraction minière du phosphore et le procédé chimique de fabrication d’azote minéral (méthode Haber-Bosch) » [5].

Entre les années 1970 et 1990, ce sont les rejets industriels et domestiques qui ont été ciblés par des mesures préventives (amélioration du traitement des eaux usées, interdiction des phosphates dans les lessives, etc.). C’est ainsi, par exemple, que l’état du lac Léman s’est largement amélioré en cinquante ans [6].

Depuis le début des années 1990, une nouvelle vague de marées vertes a touché de nombreux sites à travers le monde (mer Baltique, baie de Chesapeake aux États-Unis, Grands Lacs laurentiens, côtes bretonnes, etc.). Les nutriments à l’origine du processus d’eutrophisation peuvent venir de zones très éloignées sur le bassin versant ( « plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de kilomètres » [5]) et transiter sur des échelles de temps très variables. Les mécanismes de rétention dans les sols et de transit sont différents selon qu’il s’agit du phosphore ou de l’azote, rendant complexe la quantification du rapport entre les flux déversés en amont et ceux retrouvés dans les sites victimes de l’eutrophisation. Ainsi, plusieurs facteurs vont jouer sur le risque d’eutrophisation : l’importance de l’apport en nutriments, la durée de résidence de l’eau, l’intensité de l’éclairement dans la couche d’eau, la température, les courants, etc. Dans ce contexte, le changement climatique peut jouer un rôle de  « perturbation générale qui va impacter l’ensemble des mécanismes intervenant dans l’eutrophisation et en amplifier les symptômes » [5].

Le problème de l’eutrophisation peut concerner tous les systèmes aquatiques (eaux douces, saumâtres ou salées) dès lors que les conditions sont réunies. Si le mécanisme est le même, les déterminants sont bien entendu très différents. Dans le monde, à la fin du XX^e siècle, on recensait plus d’une centaine de sites de prolifération des macroalgues [2].

Nuisances et risques sanitaires

La décomposition des algues échouées lors d’une marée verte est à l’origine de la formation de sulfure d’hydrogène (H2S), un gaz à l’odeur nauséabonde d’œuf pourri. C’est la première raison qui a poussé les pouvoirs publics à intervenir (forte gêne des riverains et impact sur le tourisme). Le sulfure d’hydrogène se forme en réalité en profondeur (dans un milieu dépourvu d’oxygène) alors qu’en surface, les couches d’algues s’assèchent, formant une croûte emprisonnant le gaz qui peut être libéré sous les pas d’un marcheur ou par le passage d’un animal.

La prise de conscience de la dangerosité de ce contexte n’est intervenue que tardivement, après la mort de deux chiens sur la plage d’Hillion en 2008 et celle d’un cheval en 2009 sur la plage de Saint-Michel-en-Grève.

L’Anses rappelle que le sulfure d’hydrogène est un gaz très toxique. En milieu confiné, le risque est aggravé par le fait qu’il est légèrement plus lourd que l’air. En milieu ouvert, comme sur un littoral, on considère que ce gaz se comporte comme l’air. Et dans ces conditions, la gravité de l’intoxication dépend plus de la concentration que de la durée d’exposition (voir encadré). Le site d’information du premier Plan de lutte contre la prolifération des algues vertes (plan mis en place par le gouvernement en 2010) met en garde contre les risques encourus, en particulier pour les animaux et les enfants, plus proches du sol et pouvant donc inhaler une plus grande quantité de gaz libéré par le piétinement d’une poche de gaz accumulé [7].

Mais les nuisances concernent aussi les activités de pêche, de culture des huîtres et mollusques et, indirectement, les loisirs balnéaires lorsque des engins de chantiers interviennent pour nettoyer les plages.

Enfin, selon l’Anses, en ce qui concerne la baignade ou la consommation des fruits de mer, et du point de vue épidémiologique,  « aucune des publications analysées […] et portant sur des dangers microbiologiques ou chimiques en lien avec un épisode de prolifération de macro-algues, n’a mentionné de symptôme chez l’Homme, après une activité de baignade ou la consommation de coquillages ramassés dans ces zones (ex : toxi-infections, irritations, etc.) » [8].

La controverse

Nous nous concentrons, ici, sur l’analyse de la controverse née de la situation des marées vertes en Bretagne. Celle-ci s’est développée au début des années 2000 pour se stabiliser une quinzaine d’années plus tard avec la publication de rapports d’expertise. Dans un premier temps, en mai 2012, est publié le rapport d’une mission d’expertise menée par le Conseil général de l’environnement et du développement durable (CGEDD) et le Conseil général de l’alimentation, de l’agriculture et des espaces ruraux (CGAAER) dépendant respectivement des ministères de l’écologie et de l’agriculture (noté plus loin « mission d’expertise ministérielle ») [9]. Cette mission s’est spécifiquement attachée au cas des marées vertes sur les côtes bretonnes. Cinq ans plus tard, en septembre 2017, c’est une expertise scientifique collective conduite par quatre organismes publics de recherche (le CNRS, l’Ifremer, l’Inra et Irstea), à la demande des ministères en charge de l’agriculture et de l’environnement, qui a livré ses conclusions (notées plus loin « expertise collective ») [5]. Elle s’est intéressée au phénomène de l’eutrophisation en général, et non au seul cas de la Bretagne, a impliqué une quarantaine d’experts français et étrangers de toutes disciplines et s’est appuyée sur un corpus bibliographique incluant environ 4 000 références scientifiques validées par des pairs.

Avant cela, une opposition entre des chercheurs de l’Ifremer et des représentants d’associations d’agriculteurs s’était développée autour de la responsabilité alors supposée de l’agriculture et, au-delà, sur les mesures à mettre en place pour juguler le phénomène.

L’azote et le phosphore

Une question s’est plus particulièrement retrouvée au centre de la controverse : le rôle respectif des apports d’azote et de phosphore. Il ne s’agit pas d’une simple querelle technique. Si l’azote, essentiellement issu des fuites des élevages et du lessivage (lixiviation) des engrais agricoles, est mis hors de cause dans la prolifération excessive des algues vertes, il devient alors possible d’invoquer un contexte ou un phénomène plus naturel. Or, comme le note Magalie Bourblanc, sociologue au centre de recherche du Cirad à Montpellier ayant analysé la controverse,  « en naturalisant le phénomène [...], l’idée est de jouer sur la fatalité, en parlant du contexte géomorphologique et pluviométrique breton qui favorise un lessivage rapide des nutriments, ou en incriminant tour à tour “l’hydrodynamisme des eaux côtières bretonnes” qui empêche les nutriments de partir au large ; “le confinement naturel des plages bretonnes” ; “la profondeur d’eau” ; “la turbidité” (comme dans la baie de Venise) ; “l’implantation de bouchots à moules qui ralentirait les courants et favoriserait l’accumulation d’ulves” ; “l’augmentation de la température liée au réchauffement climatique” ou encore “les marées noires entraînant la disparition de bigorneaux brouteurs naturels d’ulves” ; autant d’explications alternatives qui visent essentiellement à élargir le périmètre du problème et ce faisant le cercle des responsabilités » [10].

Pour comprendre la discussion autour de l’azote et du phosphore, il faut introduire le concept de « facteur limitant » bien connu en agriculture, qui stipule que la croissance d’un végétal est contrôlée par l’élément chimique le moins disponible (loi du minimum de Liebig, 1844). Cette loi sert à déterminer les engrais à apporter à un milieu pour favoriser la croissance végétale. Mais  « utilisée dans l’autre sens », pour lutter contre l’eutrophisation, elle permet  « au contraire de renforcer l’effet pénalisant d’un élément déjà limitant » [2]. Cet élément limitant dépend de la nature des algues qui prolifèrent, mais aussi de la composition des eaux considérées.

Magalie Bourblanc indique que la détermination du facteur limitant n’est pas neutre en termes de choix d’actions de remédiation :  « Choisir l’élément azote pour agir sur le phénomène de prolifération algale revient à faire peser les efforts de réduction sur l’activité économique principale en Bretagne, l’agriculture intensive, qui est à l’origine de 90 % des excédents retrouvés dans les cours d’eau alors qu’elle partage (à hauteur de 50-60 %) la responsabilité de la surproduction du phosphore avec les collectivités. » De plus, dans le contexte breton, il apparaît que  « le phosphore est stocké dans les sédiments et relargué indépendamment des flux parvenant dans les baies » [9]. Ainsi, « la réserve totale [de phosphore] dans les zones de prolifération des ulves peut être évaluée à plusieurs centaines de fois les apports annuels actuels », sans compter la source endogène qu’est la minéralisation rapide de la matière organique des algues mortes qui peut « contribuer à l’auto-entretien de proliférations importantes ».

Aussi, la mission d’expertise ministérielle précise-t-elle que, pour la Bretagne Nord dans les années 1990,  « l’azote seul apparaissait à l’évidence comme le seul facteur limitant des proliférations » (c’est-à-dire qu’un apport en azote était le facteur de prolifération) et que, encore aujourd’hui,  « ces situations demeurent […] largement majoritaires », à la différence des milieux lacustres  « pour lesquels le phosphore était clairement déterminant, dans les années 1970 » (voir encadré).

Même conclusion du côté de l’expertise collective qui note qu’il  « a été montré à de nombreuses reprises que les efflorescences algales en milieu côtier, notamment celles de macroalgues vertes, étaient fortement influencées par les apports d’azote, surtout en été ». Le rapport souligne l’importance de ne pas extrapoler les résultats obtenus d’un écosystème à l’autre (par exemple, des lacs aux zones côtières).

Les stratégies de lutte

Le choix de la stratégie à mettre en place relève de la décision politique. Pour autant, les expertises ont donné quelques pistes d’action possibles découlant logiquement des conclusions scientifiques.

Le phénomène de l’eutrophisation ne se réduit pas au simple apport en nutriments et il faut prendre en compte de nombreux autres paramètres (luminosité, configuration géomorphologique, températures, stock d’algues à la fin de l’automne, dispersion liée aux tempêtes hivernales, etc.) [11].

L’expertise collective énumère les différents leviers de lutte. Si l’action sur les écosystèmes aquatiques eux-mêmes est évoquée (préventivement ou au cours du processus d’eutrophisation), elle est néanmoins jugée coûteuse, incertaine et applicable seulement pour  « aider à réguler un système, au cas par cas, sur de petites surfaces ». Le cœur de la solution est donc la maîtrise des apports en azote et en phosphore provenant des bassins versants. Le rapport précise aussi qu’ « un faisceau de connaissances objectives soutient aujourd’hui un consensus scientifique pour limiter à la fois les apports d’azote et de phosphore » car les cycles des nutriments ne sont pas indépendants les uns des autres et  « une réduction conjointe des apports de N [azote] et P [phosphore] est donc indispensable pour juguler l’eutrophisation d’amont en aval, même si le facteur de contrôle passe schématiquement du phosphore à l’azote le long du continuum terre-mer ».

Pour l’élevage, un levier d’action majeur concerne l’alimentation. Pour la gestion des fertilisants en grande culture,  « il n’y a pas de relation simple entre les quantités d’azote et de phosphore apportées, le rendement des cultures et les fuites vers l’eau » et le rapport souligne l’importance de ne pas réduire ce point à une  « simple addition ou soustraction ».

Par ailleurs, à propos de la réglementation, l’expertise collective souligne que la logique qui a prévalu pour la définition des normes sur les nitrates (axée sur l’origine agricole des nitrates) a fixé des seuils par rapport à des critères de potabilité des eaux,  « et non des normes de sensibilité des écosystèmes, généralement beaucoup plus basses ».

Les dessous de la controverse

L’histoire interdite ?

Une première vision de la controverse est exposée par la journaliste et documentariste Inès Léraud dans son ouvrage [12]. La thèse développée, à charge, est que pendant trente ans, entre 1979 et 2009, aucune autorité politique et administrative ne prend la mesure du phénomène et ne met en place des actions préventives ou curatives. Au contraire, selon elle, certains acteurs de la filière agricole développent une campagne visant à décrédibiliser le discours scientifique et à intimider les responsables d’associations de protection de l’environnement.

C’est ainsi qu’en 1996 est créé l’Institut scientifique et technique de l’environnement (Iste), devenu en 2012 l’Institut scientifique et technique de l’environnement et de la santé (Istes), qui promeut des causes alternatives aux effluents nitratés pour expliquer les proliférations algales. Selon l’auteure, il s’agirait d’une initiative  « des industriels de l’agroalimentaire ».

L’analyse sociologique

Une analyse plus nuancée est produite par Magalie Bourblanc [10]. Elle décrit comment une partie de la controverse s’est cristallisée autour du choix de l’indicateur (azote ou phosphore) dans un contexte où les pollutions générées par le phosphate dans les lessives avaient occupé le devant de l’actualité dans les années 19801990 :  « Les travaux de l’Ifremer [affirmant le facteur limitant de l’azote] furent assez mal accueillis par les décideurs publics » qui voyaient dans le phosphore un objet simple et déjà caractérisé. Ainsi, au début des années 2000,  « une poignée de chercheurs issus de l’Ifremer ainsi que leurs soutiens extérieurs ont tenté d’établir un lien entre algues vertes et activité agricole intensive en Bretagne dans le contexte particulier de la lutte contre les pollutions diffuses agricoles des eaux, tandis que leurs contradicteurs – une partie de la coalition agricole majoritaire bretonne – n’ont eu au contraire de cesse d’essayer de défaire ce lien ».

La sociologue décrit la controverse impliquant l’Ifremer,  « ou plus exactement trois chercheurs de l’Ifremer » et, entre autres, le dirigeant de l’Istes, association qui s’est autoproclamée  « scientifique et technique » mais qui se réduit essentiellement à son président [13]. Elle rappelle qu’à cette époque, l’Ifremer était peu investi dans le sujet des algues vertes et sous-traitait au Ceva (Centre d’étude et de valorisation des algues, une société d’économie mixte  « dédiée à favoriser une économie verte, circulaire et durable par les algues ») la plupart des études sur les algues vertes qui lui étaient confiées. Le débat est alors marqué  « par des accusations réciproques de partialité » où prime la dénonciation de contradicteurs : l’Istes accuse l’un des trois chercheurs de l’Ifremer d’avoir exercé des responsabilités au sein de la principale fédération d’associations écologistes de la région, Eau et Rivières de Bretagne, en pointe dans la critique de l’agriculture intensive, et l’Istes se voit reprocher son appartenance aux groupes d’intérêts agricoles majoritaires.

La sociologue estime que c’est la mise en place d’une mission d’expertise nationale qui a permis de sortir de la situation et de stabiliser la controverse, en remettant la question du phosphore et de l’azote sur le terrain de l’efficacité de l’intervention et non plus sur celui de la responsabilité :  « Il est clair que la fonction de l’indicateur est non pas ici de désigner un responsable des pollutions, mais de permettre d’orienter l’action publique sur un facteur sur lequel on est susceptible de pouvoir agir afin d’obtenir des résultats. »

Conclusion

Avec l’expertise collective de 2017 et l’expertise convergente de l’agence américaine de l’environnement, la controverse semble désormais tranchée sur le plan scientifique, même si cette expertise précise que les recherches doivent se poursuivre avec une réévaluation régulière des connaissances et l’acquisition de nouvelles données.

Toutefois, le président de l’Istes continue d’affirmer, en totale opposition avec toutes les expertises, qu’ « au final, […] le facteur limitant, ainsi que le facteur de maîtrise permettant de limiter la croissance algale, c’est le phosphore et seulement lui, et jamais l’azote » [14].

La discussion peut désormais se concentrer sur la décision publique, l’efficacité des plans de lutte mis en place et le rôle que doivent jouer chacun des acteurs. Le Ceva, en charge de la surveillance du phénomène, explique ainsi que  « la seule solution à terme est de réduire les apports de nutriments au littoral [et que] l’azote est le levier opérationnel global à privilégier pour agir rapidement contre les marées vertes à ulves des côtes bretonnes ». Cet élément, sous forme de nitrate, étant essentiellement d’origine agricole,  « c’est donc au niveau de cette activité que les efforts de maîtrise doivent être concentrés ». Et l’organisme de souligner que  « de nombreux efforts ont été réalisés par le monde agricole ces dernières années ». Le fait qu’il existe encore des marées vertes malgré les mesures prises constitue un terrain propice à un regain périodique de la controverse.

Aujourd’hui,  « le volume des échouages d’algues vertes sur les plages est extrêmement variable d’une année à l’autre » et  « si les concentrations en nitrates constatées aux exutoires des fleuves côtiers, en diminution régulière, ont une influence », les considérations météorologiques ou climatiques identifiées depuis longtemps sont aussi à prendre en compte pour expliquer une part de la variabilité annuelle.