Un réchauffement climatique aurait tué

les mammouths

La disparition des mammouths, il y a 11.000 ans, serait due, selon cette nouvelle hypothèse, à des périodes de réchauffement rapides survenues en plein climat glaciaire. © Flying Puffin, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0

Pourquoi de nombreux grands mammifères de la mégafaune, comme les mammouths, les paresseux géants ou les tigres à dents de sabre ont-ils disparu au cours des dernières dizaines de milliers d’années ? L’émergence de la lignée humaine, douée pour la chasse, est souvent invoquée, ainsi que les épisodes de glaciations qui se sont succédé. Une équipe australienne, dirigée par Alan Cooper (université d’Adélaïde, en Australie), apporte de nouveaux éléments venus de la génétique.

Au sein de l’Acad (Australian Center for Ancient DNA), ces chercheurs étudient les restes d’ADNretrouvés sur des fossiles, jusqu’à 60.000 ans avant le présent. Ils en estiment la diversité au sein d’une même espèce et en déduisent l’état des populations au fil du temps. Ces paléontologistes ont ainsi mis en évidence des fluctuations dans les populations, exodes massifs ou disparition de l’espèce. Les données venues de ce travail de longue haleine ont été rapprochées des âges de ces fossiles ainsi que des enregistrements de l’évolution du climat dans les carottes de glace de l’inlandsisgroenlandais et dans les sédiments marins au large du Venezuela sur les derniers 56.000 ans.

La conclusion de ce travail, publié dans la revue Science et résumé dans un communiqué de l’université d’Adélaïde, est que les extinctions coïncident avec les périodes où le climat s’est réchauffé rapidement. À la fin du Pléistocène, dominé par un climat glaciaire, des périodes courtes de réchauffement sont en effet survenues, avec des élévations rapides, jusqu’à 16 °C, suivies d’un retour, brutal également, à des périodes froides. C’est précisément au cours de ces réchauffements rapides, particulièrement il y a 34.000, 30.000 et 28.000 ans, que les populations de grands mammifères semblent avoir été mises à mal. Les changements drastiques de l’environnement (la végétation notamment) seraient la cause première de cette déstabilisation. Les données recueillies expliqueraient bien, en particulier, la disparition du mammouth et du paresseux géant il y a 11.000 ans.

Des paresseux géants vivaient en Amérique (du nord et du sud) au Pléistocène. Le plus grand, représenté ici,Megatherium americanum, pouvait atteindre 6 m de haut et peser jusqu'à 4 tonnes. Tous ont disparu il y a environ 11.000 ans. © Robert Bruce Horsfall, 1913, Wikimedia Commons, DP

La végétation a changé trop vite pour les grands mammifères

Ce n'est donc pas le climat glaciaire qui posait problème à ces animaux mais la hausse des températures et ses effets sur l'environnement. Le fait n'est d'ailleurs pas surprenant pour les mammouths, dont la génétique a montré combien ils étaient efficacement adaptés au froid et à la steppe arctique. De plus, une étude publiée en 2013 avait indiqué que le mammouth laineux avait mal supporté la sortie de l'ère glaciaire du Riss il y a 120.000 ans.

La première déduction des auteurs est de dédouaner les humains qui ne sont pas nécessairement responsables de toutes les extinctions. Selon eux, l’ours à face courte (Arctodus spp.) avait déjà disparu quand les Hommes ont investi les Amériques, tandis qu’en Europe et en Asie, bien des grands mammifères ont longtemps coexisté avec nos ancêtres. La chasse organisée a en revanche pu jouer un rôle sur ces populations déjà fragilisées.

La seconde déduction est de rapprocher ces événements avec le réchauffement climatique en cours et avec la réduction ou la fragmentation des espaces naturels. Focalisée sur les grands mammifères, qui fournissent de beaux fossiles, l’étude mériterait cependant d’être élargie à la biodiversité en général (si tant est que cela soit possible) avec des informations sur les autres espèces animales et végétales, terrestres et marines.

Les éruptions volcaniques peuvent impacter

la couche d’ozone stratosphérique

Une vue de la caldera de Santorin, située en mer Égée. Elle provient d'une éruption de type plinien datant du IIe millénaire avant J.-C. qui projeta des pierres ponces et des cendres sur environ 60 m d'épaisseur autour du volcan, et jusqu'à 900 km au sud. Le volume de ponces qui fut éjecté lors de cette explosion est estimé à 30 km3. © Hartmut Inerle, Wikipédia, cc by sa 3.0

L’ozone est un gaz dont la présence dans la stratosphère (haute atmosphère où se situe la couche d’ozone) est indispensable à la vie sur Terre car l’ozone stratosphérique est capable de filtrer les rayons UV nocifs émis par le soleil. Un appauvrissement de cet ozone stratosphérique peut ainsi avoir un impact significatif sur la santé humaine et les écosystèmes ainsi que sur le climat.

Certains composés halogénés d’origine anthropique (de la famille des chlorofluorocarbures ou des halons par exemple) ont été identifiés comme étant responsables de la destruction de la couche d’ozone. Sous l’effet des rayons UV solaires, ces composés se fragmentent dans la stratosphère et libèrent des halogènes gazeux (chlore, brome) qui accélèrent fortement la destruction de l’ozone. Si le rôle de ces halogènes d’origine anthropique a été clairement établi, celui des halogènes naturels issus du dégazage volcanique a longtemps été considéré comme négligeable. On pensait en effet jusqu’à récemment que les halogènes volcaniques comme le chlore et le brome étaient capturés dans la troposphère (basse atmosphère) par les hydrométéores et ne pouvaient donc atteindre la stratosphère.

Les observations réalisées suite à la plus grande éruption volcanique observée par satellite, l’éruption plinienne du Mont Pinatubo (Philippines), en 1991, ont conforté cette idée. En effet, bien que la colonne éruptive ait atteint 25-30 km d’altitude (bien au-delà de la troposphère) et que les satellites aient permis d’observer un appauvrissement transitoire de l’ozone global de l’ordre de 5 %, les mesures atmosphériques réalisées après l’éruption ont montré que le niveau de chlore dans la stratosphère n’avait pas augmenté significativement. Il a donc été conclu que la grande majorité des halogènes gazeux issus de l’éruption n’avaient pas atteint la stratosphère et ne pouvaient donc être impliqués dans l’appauvrissement de l’ozone global.

Néanmoins, l’éruption du Pinatubo est un cas bien particulier :

• les études pétrologiques des roches volcaniques produites ont montré que "seulement" 3 mégatonnes de chlore auraient été relâchées lors de l’éruption, ce qui est peu comparé à d’autres éruptions connues ;
• le typhon Yunya, qui est passé assez près du mont Pinatubo au moment de l’éruption, a très bien pu lessiver efficacement le chlore du panache volcanique ;
• les grandes quantités d’aérosols soufrés injectées dans la stratosphère lors de cette éruption ont favorisé la destruction d’ozone par les composés halogénés d’origine anthropique dont la stratosphère était encore, en 1991, particulièrement chargée.

Alors qu’en est-il au juste ?

Pourcentage d’appauvrissement de l’ozone stratosphérique calculé par le modèle, en fonction du temps (années depuis l’éruption) et de la latitude, dans le cas d’un scénario de dégazage minimal (a) et maximal (b), en considérant que 2 % seulement des halogènes volcaniques émis atteignent la stratosphère. La croix noire indique la localisation du volcan Santorin. © CNRS

L’éruption minoenne du volcan Santorin

Des études récentes ont montré que la fraction d’halogènes volcaniques pouvant atteindre la stratosphère pouvait aller jusqu’à 25 % d’après les modélisations et même au-delà d’après certaines observations, ce qui est bien supérieur à ce qui avait été suggéré jusque là. Ces résultats suggéraient que les halogènes d’origine volcanique pourraient jouer un rôle significatif dans la chimie de la stratosphère.

Des chercheurs d’une équipe pluridisciplinaire franco-britannique, de l’Institut des sciences de la Terre d’Orléans (ISTO, OSUC, CNRS, Université d’Orléans, BRGM), du Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS, OVSQ, CNRS, UVSQ, UPMC, Cnes), de l’Université de Cambridge et du Laboratoire magmas et volcans (LMV, OPGC, CNRS, Université Blaise Pascal,IRD, Université Jean Monnet) ont étudié le cas bien documenté de l’éruption minoenne du volcanSantorin (Grèce), une des éruptions majeures des derniers 5.000 ans. Elle a déchargé 40 à 60 km3 de magma et a éjecté cendres et gaz jusqu’à environ 36 km d’altitude.

À partir des données précédemment acquises sur les teneurs en volatils du magma minoen, les chercheurs ont déterminé les masses respectives des gaz climatiquement actifs (soufre, chlore, fluor, brome) relâchés lors de l’éruption. Ils ont ensuite simulé l’impact de ces gaz sur la composition chimique de la stratosphère à l’échelle globale à l’aide d’un modèle numérique de chimie-transport atmosphérique. De ces simulations, il ressort que même si seulement 2 % des halogènes émis par l’éruption atteignent la stratosphère, il en résulte un fort appauvrissement de l’ozone stratosphérique (de 20 à plus de 90 % dans l’hémisphère nord) qui met ensuite environ 10 ans pour revenir à sa concentration normale.

En modélisant l’impact d’halogènes volcaniques à une période préindustrielle, les chercheurs soulignent leur rôle important sur la chimie d’une stratosphère dépourvue d’halogènes organiques issus de l’activité humaine. Les halogènes volcaniques devraient donc être pris en compte dans la reconstitution des impacts des éruptions passées sur l’ozone, les écosystèmes et le climat, mais aussi dans la modélisation de l’évolution future de la couche d’ozone puisque des éruptions de plus faible ampleur que la minoenne mais plus fréquentes pourraient perturber la restauration en cours de la couche d’ozone.

Ce travail, publié dans Nature, a été réalisé dans le cadre du, et partiellement financé par, le projet du Laboratoire d’excellence Voltaire intitulé : « Le milieu stratosphérique ouvert : impact des feux de biomasse et du volcanisme sur l’ozone et le changement global ; bilan et tendance des halogènes ». La modélisation numérique a été partiellement financée par le projet européen StratoClim.

Nos pulsions alimentaires seraient calmées

par l'hormone GLP-1

La découverte de l'hormone GLP-1, qui contrôle les comportements et pulsions alimentaires, pourrait déboucher sur un traitement efficace contre l’obésité. © Alexander Sherstobitov, shutterstock.com

L’obésité aux États-Unis constitue l’un des problèmes de santé publique les plus préoccupants. Or, les thérapies pour endiguer cette épidémie sont rares. Les chercheurs savent aujourd’hui que les mécanismes de régulation qui contrôlent l’alimentation sont divisés en deux grandes catégories.

Il existe celle induite par la simple sensation de faim et celle due au plaisir de manger qui se rapproche plus d’une addiction et qui fait intervenir le circuit de la récompense au niveau du cerveau. Or, c’est cette dernière qui serait principalement responsable de l’obésité.

Il est donc primordial pour les chercheurs de comprendre quels sont les mécanismes impliqués dans ce circuit de la récompense en général et dans celui de la régulation du comportement alimentaire en particulier. C’est ce qu’a cherché à déterminer une équipe de chercheurs de l’université de Rutgers, à Newark, aux États-Unis. Ils ont réalisé des tests sur des souris pour comprendre quelles hormones intervenaient dans ces mécanismes.

Une régulation du taux de l’hormone Glucagon like peptide-1 (GLP-1) pourrait réduire nos pulsions à manger une nourriture riche en graisses. Une application qui pourrait avoir des répercussions en addictologie. © Everjean, Flickr, CC by 2.0

Toutes les addictions sont concernées

Les résultats de cette étude, publiés dans la revue Cell Reports, ont mis en évidence que lorsque le taux de l’hormone Glucagon like peptide-1 (GLP-1) était réduit dans le système nerveux central des souris, ces dernières consommaient plus de nourriture riche en graisses. En l’activant, les scientifiques ont constaté qu’elle modifiait les communications entre les neurones du circuit de la récompense, donc ceux responsables des comportements addictifs. Le résultat a été que les souris consommaient moins de nourriture et, mieux encore, qu’elles avaient perdu la préférence pour les aliments riches en matières grasses.

« En explorant les relations entre apports alimentaires, l’hormone GLP-1 et la transmission des neurones au sein du circuit de récompense, nous fournissons une perspective intéressante qui pourrait avoir des implications sur les comportements alimentaires mais également sur d’autres comportements addictifs comme l’abus de drogues et toutes les toxicomanies », concluent les auteurs de l’étude.