Quel est le lien entre une algue et l’industrie maritime ? Il n’est pas évident au premier abord mais les algues pourraient bien permettre de fournir des solutions à des problèmes environnementaux et économiques majeurs. Dès qu’une surface est immergée dans l’eau, elle est colonisée par un film de bactéries et de microalgues au bout de quelques minutes. Ce film attire ensuite d’autres organismes qui viennent se fixer sur cette surface : algues puis invertébrés tels que balanes, huîtres ou moules. Cette couche d’organismes qui colonisent les coques de bateaux est appelée biofouling.

A cause des frictions qu’il provoque, le biofouling réduit la vitesse des bateaux et accroît la consommation de fuel, entraînant des surcoûts importants dans le transport maritime. Pour pallier à ces problèmes, des peintures formulées à partir d’étain ont été employées pendant près de 40 ans comme revêtement antifouling des coques de bateaux et des infrastrustures maritimes. Très efficaces, elles étaient également très toxiques pour de nombreux organismes marins et ont été bannies au niveau international.

Claire Hellio, Professeur à l’Université de Bretagne Occidentale, mène des recherches sur de nouveaux composés antifouling respectueux de l’environnement en s’inspirant de la nature et des algues : certaines algues sont toujours propres et l’équipe de Claire Hellio entend bien percer les secrets de leur défense moléculaire pour développer de nouvelles peintures antifouling.

Présentation

Au moment de cette interview, Claire Hellio était enseignante-chercheuse à l’Université de Portsmouth au Royaume-Uni. Elle est à présent Professeur à l’Université de Bretagne Occidentale de Brest.

Parcours

Je m’appelle Claire Hellio, je suis originaire de Concarneau en Bretagne et je suis professeur à l’Université de Bretagne Occidentale. Je travaille sur les algues. J’ai fait ma formation à l’université de Brest, dont une maîtrise où j’avais pris l’option phycologie et qui m’a donné l’envie d’étudier les algues. Après mon doctorat à la Station de Biologie marine de Concarneau (Muséum National d’Histoire Naturelle), je me suis spécialisée sur la recherche de substances actives extraites d’algues. Avant de revenir à Brest en tant que professeur d’universités, j’ai travaillé une dizaine d’années en Grande-Bretagne : pendant 5 ans à Newcastle-upon-Tyne dans le nord de l’Angleterre, puis 10 ans à Portsmouth sur la côte sud. Mes travaux portent notamment sur le développement de nouvelles peintures pour les bateaux. Les peintures antifouling sont utilisées protéger pour protéger les revêtements des surfaces immergées contre la colonisation par les organismes, le fouling.

Pourquoi les algues ?

Quand j’étais petite, j’étais terrorisée par les algues. Quand je nageais, il y avait toujours une algue qui me poursuivais et j’hurlais “Papa! Papa ! Des aaaaalgues !”. Donc au début, je n’aimais pas les algues et étant en Bretagne, il y a des algues partout sur les rochers ! Je faisais de la voile les week-ends, tous les mercredis et toutes les vacances. Quand on est enfant sur les îles aux Glénan, il n’y a pas beaucoup de jeux à faire à part regarder les flaques, jouer avec ce qu’il y a à marée basse, aller à la pêche et je pense que l’aventure de faire de la biologie marine est venue naturellement comme ça. Ensuite, logiquement, à la fac je voulais faire un DEUG B pour étudier la biologie marine. Les algues, c’est venu grâce à la rencontre d’enseignants chercheurs : j’ai eu en cours Jean-Yves Floc’h et Eric Deslandes et ils ont réussi je pense à transmettre à une bonne partie de leurs étudiants la passion des algues. Et surtout, je pense qu’ils ont réussi à faire passer le message sur le potentiel de développement et de valorisation de ces organismes pour une exploitation durable de la mer et des ressources.

Qu’est ce que le fouling ?

Ce phénomème de colonisation se produit dès qu’on prend une surface et qu’on la met dans l’eau : au bout de quelques minutes, elle va être colonisée par un film de bactéries et de microalgues. Ce film va ensuite attirer d’autres organismes qui vont venir coloniser cette surface. Il va y avoir des spores de macroalgues. Ces algues vont grandir puis il va s’ensuivre une colonisation par des invertébrés marins du type balanes, huîtres et parfois des moules.

Les nuisances dues au biofouling

Quand les coques sont colonisées par cette couche d’organismes qu’on appelle biofouling, cela engendre des problèmes économiques importants. On peut prendre le cas d’un super tanker transportant des marchandises et ayant par exemple 10 jours pour traverser l’Atlantique : si sa coque est colonisée par du fouling, ce bateau va devoir consommer beaucoup plus de carburant pour atteindre la vitesse lui permettant d’être au port de New York à l’horaire prévu et de décharger sa cargaison à l’heure dite. En effet, la couche d’organismes présente sur la coque du navire va créer de nombreuses frictions qui vont faire diminuer la vitesse du bateau. En conséquence, cela engendre une consommation supérieure de fuel par les bateaux. Quand les bateaux utilisent plus de fuel, cela entraine une augmentation des émissions des gaz à effet de serre et cause donc des problèmes environnementaux.

Ce problème environnemental est double. Un autre problème est associé à la colonisation des surfaces par les organismes marins : il s’agit du transport d’espèces d’un endroit du monde à l’autre. Reprenons l’exemple de ce bateau qui va de Brest à New York : les organismes qui sont collés sur la surface du bateau vont être transportés jusqu’à New York. Si les conditions environnementales de New York permettent à ces espèces de se reproduire, elles peuvent potentiellement coloniser de nouveaux environnements. Cela pose donc aussi un problème de transport d’espèces.

Aujourd’hui, 80% des marchandises sont transportées par voie maritime. A chaque fois qu’un bateau est colonisé et a de la perte de vitesse, cela peut engendrer une augmentation des coûts globaux du transport des marchandises au niveau mondial.

Illustration vidéo : Voilà là on a un bel exemple de surface colonisée: on voit que c’est une surface qui est dans l’eau depuis longtemps parce qu’on a vraiment un biofouling qui est mature : on a des macralgues qui sont assez grandes, on peut voir des invertébrés marins, etc. Là c’est simple de voir que quand du fouling se développe à ce point là, et par exemple c’est vrai pour les structures d’aquaculture, ça peut faire couler certaines structures d’aquaculture ou certains filets. Il y a aussi une augmentation de poids qui est très conséquente et qui peut poser des problèmes pour l’aquaculture et également des problèmes de sécurité en mer dans le cas où on a des balises flottantes. En fait si elles ne sont pas nettoyées, elles coulent. C’est le cas aussi pour certa ines balises de relevé météo qui peuvent couler à cause de la colonisation des organismes.

Les peintures antifouling

Toxicité des peintures antifouling classiques

Jusqu’en 2008, les peintures antifouling utilisées contre la colonisation par des organismes étaient très actives mais elles étaient formulées avec du tributhyletain (TBT) qui est un métal lourd. C’était une formule magique puisque les bateaux ne nécessitaient d’être repeints seulement que tous les 8 ou 10 ans. Le TBT était extrêmement actif mais malheureusement il était aussi extrêmement toxique !

Des chercheurs de l’IFREMER à Arcachon et ensuite de l’université de Brest ont montré que les peintures à l’étain étaient liées à des malformations de la coquille d’huître et à des problèmes de changement de sexe¹ chez des petits coquillages de l’espèce Nucella lapidus. La France a été le premier pays à interdire les peintures à l’étain. Au départ, cette interdiction concernait seulement les bateaux de plaisance. Ensuite d’autres pays se sont ralliés à cette législation et à présent les peintures à l’étain sont bannies au niveau international.

Aujourd’hui, les formulations des peintures antifouling utilisées contiennent du cuivre et des biocides. Mais ont sait que le cuivre et les biocides sont toxiques…

La recherche d’alternatives respectueuses de l’environnement

Au laboratoire, nous essayons de trouver des solutions et de développer de nouvelles peintures antifouling plus respectueuses de l’environnement.

Et pour cela, on essaie de copier ce qui se fait dans le milieu marin !

Prenons le cas des algues par exemple : ce sont des organismes vulnérables parce qu’elles sont fixées. S’il y a un prédateur elles ne peuvent pas s’enfuir en nageant, elles sont coincées là. Ce sont des organismes mous donc qui n’ont pas de défenses physiques. Et pourtant certaines algues sont toujours propres ! Aucun organisme ne se colle sur elles.

Nous essayons de comprendre comment les algues arrivent à se défendre contre ces colonisateurs. Dans l’idéal, il s’agit d’essayer de bien comprendre ce phénomène, de le copier et ensuite de l’appliquer à des biotechnologies marines en formulant une peinture qui reproduirait l’effet inhibiteur de l’algue sur les autre organismes.

Le développement de nouvelles peintures, étape par étape

Pour ces travaux, nous récoltons des algues sur lesquelles rien ne pousse - des algues dites propres. Ensuite nous faisons des extractions chimiques pour essayer d’obtenir les substances marines contenues dans ces algues.

Pour vérifier l’efficacité de la molécule, nous faisons des tests en laboratoire : on voit si l’extrait ou le mélange de produits peut empêcher la croissance des bactéries, des microalgues marines, des macroalgues marines et des balanes.

Quand nous avons un produit qui donne de bonnes réponses en laboratoire, l’étape suivante consiste à travailler avec des industriels des peintures. Nous préparons une formulation qui intègre la substance naturelle ou les extraits, puis nous faisons des essais en mer. Pour ceux-ci, c’est très simple, nous peignons des petits panneaux et nous les plongeons dans l’eau puis nous regardons si les organismes du fouling s’attachent ou non sur les coques.

De la recherche aux applications industrielles : challenges

Législation et investissement

Au niveau des avancées concrètes sur ce domaine, le problème majeur auquel on est confronté, c’est la législation. Pour mettre de nouveaux composants dans les peintures antifouling il faut que le composant soit accepté par la directive européenne biocide : c’est un procédé qui est très long et très couteux. Aujourd’hui les industriels de la peinture ne sont pas prêts à investir dans une telle démarche, puisqu’ils ont des biocides acceptés associés au cuivre. Même si on sait qu’ils sont toxiques, pour l’instant il n’y a pas une véritable avancée même s’il y a d’autres produits alternatifs qui seraient moins polluants.

Biomasse et production

Lorqu’on travaille sur les substances naturelles extraites d’algues (parce qu’au départ je me suis surtout concentrée sur les macroalgues de l’estran), il se pose ensuite la question de la ressource en terme de biomasse : comment faire pour obtenir assez de produits ?

En général, pour exploiter un produit naturel marin qui est nouveau, il y a deux options :

• soit produire les algues et extraire le composé chimique
• soit s’orienter vers la voie chimique.

Personnellement, j’ai toujours refusé d’aller vers la voie chimique car la synthèse chimique est une activité très polluante. Je ne suis pas sûre de la réelle avancée créée : si le changement de formulation de la peinture antifouling s’accompagne d’un processus polluant, je pense qu’on aura juste déplacer la pollution.

Aujourd’hui je travaille toujours sur les algues mais sur les microalgues. L’avantage des microalgues c’est qu’on peut les cultiver en laboratoire ce qui évite le problème de biomasse qu’on peut avoir quand on travaille sur les macroalgues où il y a des effets de saison, etc.

Le frein majeur reste néanmoins la législation en Europe. C’est bien que l’environnement soit protégé contre les introductions de nouveaux produits dans les peintures antifouling mais encore une fois, les formulations utilisées sont toxiques et pourtant ils n’aident pas du tout les gens à mettre sur le marché de nouveaux produits.

A propos des innovations sur les algues

• Biocarburants

Parmi toutes les innovations actuelles, on parle surtout des biocarburants. A mon avis, c’est un domaine qui va progresser et où il pourrait y avoir des produits sur le marché dans moins de 10 ans.

• Bioremediation

Je suis pas spécialiste donc je ne sais pas à quel point c’est utilisé en Europe mais j’ai travaillé avec une équipe sicilienne qui utilisait des microalgues : ils faisaient pousser des microalgues sur les eaux usées qui sortaient de station d’épuration afin d’épurer l’eau. L’eau était ensuite utilisée pour l’irrigation des fruits et des légumes ce qui est une utilisation très utile en Sicile, une île où il pleut très peu. Ils utilisaient ensuite la biomasse d’algues pour faire d’autres produits à valeur ajoutée. C’est une voie intéressante, surtout dans les pays qui manquent d’eau.

• Developpement de nouveaux médicaments

Je pense qu’il y a vraiment un fort potentiel de développement de biotechnologies marines et de valeur ajoutée pour les algues dans le développement de nouveaux médicaments. Les algues ont de très bonnes activités parfois des activités anticancéreuses, beaucoup d’activités antimicrobiennes. On sait que les antibiotiques d’aujourd’hui seront certainement inefficaces d’ici 5, 10 à 15 ans à cause des problèmes récurrents de résistance des bactéries aux antibiotiques. On va avoir besoin de nouveaux médicaments et il y a des substances actives chez les macroalgues. Bien sûr ça représente un coût important de les développer mais il y a un potentiel. A mon avis c’est un marché qui devrait se développer dans les années à venir, ainsi que le marché de la cosmétique aussi. Les gens veulent de plus en plus de substances venant du milieu marin car ça véhicule une bonne image.

Quand l’image de l’algue est négative…

et que les marées vertes occupent toute la scène médiatique par exemple

En ce qui concerne le problème des marées vertes, c’est vrai que c’est dommage. Les gens se disent “voilà y’a des ulves sur l’estran, ça sent mauvais, etc.” alors que le problème n’est pas là. En fait les ulves sont juste un signe de pollution, parce qu’il y a un problème, il y a trop de nutriments dans l’eau, trop d’azote et de phosphate. Du coup les algues se développent, ce sont des organismes opportunistes qui vont pousser vite mais ce n’est qu’un signe de pollution. C’est injuste pour les algues que tout le monde se mette à détester les algues parce que les algues c’est sale, etc. alors qu’en fait les algues sont justement de bons indicateurs de la santé du milieu. Quand on a un milieu qui est de très bonne qualité, on va avoir certaines espèces qui vont se développer et quand le milieu est dégradé, elles vont être remplacées par d’autres espèces. Ce sont des organismes que l’on peut utiliser comme indicateur de l’état de santé d’un milieu.

Les qualités requises pour devenir chercheur ?

Je dirais la curiosité et le questionnement. Se poser des questions sur un problème et essayer de trouver des réponses. La curiosité est vraiment un élément clé. Ensuite je dirais qu’il faut être têtu, mais voilà têtu dans le bon sens parce que c’est pas un métier facile. C’est un métier dans lequel on peut être à la fois seul pendant longtemps au laboratoire et où il faut aussi savoir travailler en équipe, collaborer avec des gens. Au niveau personnel, je pense qu’il faut vraiment être capable de travailler seul, travailler en équipe et vouloir faire avancer son projet, se battre pour ses idées, donc il faut de la ténacité. Surtout les projets de recherche durent souvent 3-4-5 ans donc il faut aussi beaucoup de patience parce qu’on a pas toujours les résultats tout de suite. Il faut être prêt à refaire la même expérience 5-6-7 fois pour valider les résultats. Parfois on se dit que le métier de chercheur doit être excitant, qu’on va faire des choses nouvelles tous les jours et en fait c’est pas ça. Finalement c’est beaucoup de répétitions. Il faut être prêt à avoir cette routine où on fait parfois tout le temps un peu la même chose. Quelque chose qui est souvent négligé, c’est l’apprentissage et la maîtrise de l’anglais le plus tôt possible ! Toutes les publications scientifiques se font en anglais donc faut pouvoir lire l’anglais, écrire en anglais et également le parler puisque toutes les conférences pratiquement, dès que c’est au niveau international se font en anglais. Souvent lorsqu’on se lance dans des filières scientifiques, on ne pense pas du tout à l’apprentissage d’une langue étrangère. Aujourd’hui c’est quand même un élément clé pour pouvoir être un bon scientifique car le but c’est de partager les connaissances. Si on ne peut pas le faire, c’est un frein majeur.

Dernier conseil. Les plus belles collaborations se font toujours autour d’un verre dans un bar plutôt qu’au laboratoire, donc le conseil c’est de jamais refuser d’aller boire un verre si c’est en bonne compagnie évidemment ! C’est pas sérieux ? Mais c’est vrai !

Quel regard sur le monde de demain ?

Je pense que la lutte contre le réchauffement climatique ou la pollution doit passer par l’action de chacun, au niveau individuel, sans attendre les changements de législation. Il faut que ce soit une volonté de chaque citoyen : ne pas jeter des bouteilles dans la rue ou à la mer, acheter uniquement ce qu’on a besoin, si on veut manger 2 bananes, ça ne sert à rien d’en acheter 10, même si elles sont en promotion, puis de les jeter. C’est une question d’éducation, nous devons éduquer les enfants mais c’est souvent aussi les enfants qui éduquent leurs parents². Je pense que les enfants ont souvent une meilleure vision du monde que les adultes et peut-être qu’ils se rendent un peu plus compte des mauvais gestes qu’on fait, surtout dans la façon dont on vit au quotidien. Quand peut faire ses courses à pied, pourquoi prendre sa voiture, etc. Je pense vraiment que les choses peuvent s’améliorer s’il y a un effort collectif. Ce n’est pas la peine de se dire, voilà il n’y a que moi qui recycle, ça ne sert à rien, non c’est toujours ça de gagné. C’est une personne de plus, et le lendemain ce sera peut-être une personne de plus. A mon avis il faut garder espoir.

Pour plus d’informations

• Flash back en 2001 : article de presse dans Le Télégramme

Voir aussi

• Jacqueline Algane parle de sa rencontre avec Claire dans le chapitre Fouling

• Interview de Bernardo Da Gama

• Interview d’Erwan Plouguerne

• Interview de Nathalie Bourgougnon

Notes