Enfer radioactif ou paradis de la vie sauvage : les scientifiques ne parviennent pas à s’accorder sur l’impact de Tchernobyl

Cet article a été publié initialement sur le site de la revue Knowable Magazine from Annual Reviews et traduit avec leur aimable autorisation.

Trente-cinq ans après la fusion de la centrale nucléaire de Tchernobyl, dans le nord de l'Ukraine, les rapports décrivent souvent la région comme un paradis pour la faune sauvage. Les photos montrent des renards errant dans les bâtiments des villes abandonnées et des bisons et des chevaux sauvages prospérant après l'évacuation définitive des populations. Mais pour certains scientifiques, la nature ne se porte pas aussi bien qu'il n'y paraît.

En fait, un débat fait rage dans la littérature scientifique sur la santé des microbes, des champignons, des plantes et des animaux qui vivent autour de Tchernobyl. Certains scientifiques ont constaté que la faune et la flore prospèrent maintenant que les gens sont partis, ce qui suggère que la contamination radioactive persistante ne constitue pas une menace importante. Mais d'autres scientifiques ont constaté que les radiations avaient surtout des effets négatifs sur la santé et l'abondance des créatures, des oiseaux aux mammifères, et que de nombreuses populations étaient moins nombreuses dans les zones les plus contaminées. Cette controverse s'est accentuée ces dernières années.

En fin de compte, "il y a un grain de vérité dans toutes ces études", déclare David Copplestone, radioécologiste à l'université de Stirling en Écosse. La question est celle de l'interprétation. Au cœur du débat, il ne s'agit pas tant de savoir si les rayonnements chroniques ont un effet sur les êtres vivants, mais à partir de quelle dose les effets deviennent significatifs. Les niveaux de radiation autour de Tchernobyl ont chuté depuis l'accident initial, mais les créatures qui ont récupéré la zone restent chroniquement exposées à de faibles niveaux.

Il est essentiel de déterminer si ces rayonnements sont nocifs - et si oui, comment et à quelle dose - pour comprendre non seulement comment le plus grand accident nucléaire de l'histoire a modifié l'environnement, mais aussi comment les rayonnements chroniques de faible niveau affectent les êtres vivants en général. L'examen des raisons pour lesquelles les scientifiques parviennent à des conclusions différentes et la façon dont les recherches récentes éclairent le débat d'un jour nouveau nous rapprochent de la réponse.

Retombées immédiates

Lorsqu'un test du système de sécurité de l'un des réacteurs de la centrale de Tchernobyl a mal tourné en avril 1986, les explosions ont libéré dans l'air un panache ardent de débris et d'atomes radioactifs, ou radionucléides, qui, en plusieurs jours, a pu émettre plusieurs centaines de fois plus de radiations que la bombe atomique larguée sur Hiroshima. Plus de deux douzaines de secouristes sont morts dans les mois qui ont suivi après avoir absorbé rapidement des doses allant jusqu'à 13 400 millisieverts (un sievert est une unité d'absorption des rayonnements ; les niveaux normaux de rayonnement de fond se situent généralement autour de 1,5 à 3,5 millisieverts par an). Au cours des décennies suivantes, des milliers d'enfants et d'adolescents qui avaient probablement absorbé des doses un peu plus faibles ont développé un cancer de la thyroïde, un type de cancer auquel, heureusement, la plupart ont tendance à survivre.

La flore et la faune ont également souffert dans les premiers temps. Une parcelle de 600 hectares de pins est morte, ainsi que de nombreux mammifères et invertébrés de la région. La zone où se trouvent les restes squelettiques des arbres s'appelle désormais la forêt rouge. La zone d'exclusion de 1 600 miles carrés autour de la centrale est restée largement dépourvue de personnes depuis l'accident.

Au fil du temps et de la désintégration des radionucléides les plus dangereux, la zone est devenue moins inhospitalière. Le radionucléide iode-131, par exemple, a disparu à l'été 1986, laissant des radionucléides à désintégration plus lente comme le césium-137 et le strontium-90 dispersés de manière inégale dans les sols, la végétation, les champignons et les animaux de la zone. Aujourd'hui, les niveaux de rayonnement sont généralement inférieurs à ce qui pourrait induire une maladie aiguë des radiations et vont de 0,4 millisievert par heure dans la forêt rouge - des milliers de fois plus élevés que les niveaux de fond et dangereux pour la vie - à des niveaux encore plus bas que le rayonnement de fond normal.

Les niveaux de rayonnement de fond normaux ne sont généralement pas dangereux, car les êtres vivants disposent de mécanismes biologiques permettant de prévenir et de réparer de petits dommages, explique Kathryn Higley, physicienne de la santé spécialisée en radioécologie à l'université d'État de l'Oregon. Mais le mystère demeure quant au moment exact et à la manière dont les dommages commencent à s'accumuler pour les différentes espèces à mesure que les niveaux de rayonnement augmentent. Le paysage radiologique disparate autour de Tchernobyl constitue un cadre idéal pour étudier cette question.

Mais l'étude de l'écosystème radioactif de Tchernobyl pose également un défi de taille. Bien que les scientifiques sachent comment les rayonnements affectent les cellules individuelles - en provoquant des mutations de l'ADN ou un type de dommage moléculaire appelé stress oxydatif, par exemple - il est difficile de prévoir comment ils affectent des animaux entiers au cours de leur vie, explique Higley. Et il est particulièrement difficile d'analyser ces effets - s'ils existent à de très faibles doses - dans le désordre des écosystèmes du monde réel. C'est pourtant, dit-elle, "le domaine qui suscite actuellement le plus d'intérêt".

Un effondrement statistique

Lorsque les premiers rapports sur la faune de la zone de Tchernobyl ont été portés à l'attention du monde entier au début de ce siècle, les scientifiques l'ont décrite comme étant florissante en l'absence de l'homme. Mais deux biologistes évolutionnistes qui se sont associés pour étudier les oiseaux de la région à cette époque, Anders Møller de l'Université Paris-Saclay en France et Timothy Mousseau de l'Université de Caroline du Sud, ont présenté un tableau différent. Leurs études ont montré que certaines espèces d'oiseaux avaient tendance à avoir plus de mutations génétiques, des cerveaux plus petits et des spermatozoïdes moins viables dans les sites où les niveaux de radiation étaient plus élevés. En 2007, ils ont dénombré 66 % d'oiseaux en moins - et 50 % d'espèces d'oiseaux en moins - dans les lieux hautement radioactifs par rapport aux sites où le niveau de rayonnement est naturel.

Dans des dizaines d'études, les deux chercheurs ont également constaté que, lorsque les niveaux de rayonnement sont élevés, le nombre d'invertébrés du sol et l'abondance de certaines espèces d'insectes et de mammifères tels que les lièvres et les renards sont nettement inférieurs. En travaillant avec des collaborateurs en Finlande, ils ont également documenté une série d'effetssur la santé des campagnols roussâtres.

Ils ont établi une corrélation constante entre les niveaux de rayonnement et les effets, de sorte que plus les niveaux de rayonnement sont élevés, plus les effets sont prononcés. Cette relation s'est maintenue même à des niveaux de rayonnement inférieurs à ce que les scientifiques pensaient être capable de causer des dommages, ont-ils observé. "Ce fut une énorme surprise pour nous de constater toutes ces conséquences assez directes et importantes de ce type d'exposition sur de multiples espèces", déclare Mousseau, qui a rendu compte de ses recherches sur Tchernobyl et de celles des autres chercheurs dans la revue Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics de 2021.

D'autres scientifiques ont critiqué une grande partie des recherches du couple pour diverses raisons, l'une d'entre elles étant la prudence à l'égard des travaux de Møller en raison d'allégations antérieures d'inconduite scientifique. (Møller affirme que l'enquête sur l'inconduite était intrinsèquement imparfaite, pour des raisons qu'il a exposées dans une déclaration ; une enquête française n'a pas trouvé de preuves de fraude délibérée, et les travaux en question ne comprennent pas les études sur les radiations). Une autre critique courante est que Møller et Mousseau ont peut-être sous-estimé les doses de rayonnement auxquelles les créatures étudiées avaient été exposées, car ils n'ont pas tenu compte des radionucléides que les animaux avaient ingérés ou inhalés. Lorsque d'autres scientifiques ont réanalysé les données de Mousseau sur une douzaine d'espèces de mammifères, ils ont constaté que les rayonnements avaient effectivement entraîné une diminution de l'abondance des animaux, mais uniquement à des doses plus élevées que celles signalées initialement par les deux chercheurs.

Mais d'autres équipes de recherche n'ont pas trouvé d'effets significatifs des radiations sur la diversité génétique ou l'abondance de certains animaux autour de Tchernobyl. Lors d'une étude largement médiatisée menée en 2015 dans une zone du Bélarus proche de la centrale, une équipe de scientifiques a déterminé que le nombre d'élans, de chevreuils et de sangliers était similaire à celui des réserves naturelles non irradiées de la région. Quelles que soient les conséquences des radiations persistantes, les personnes qui quittent la région y trouvent des avantages considérables.

Un rapport ultérieur n'a pas non plus trouvé de preuve que les radiations aient réduit la densité des populations de mammifères dans le paysage, même dans les parties hautement contaminées de la zone. Aucune des deux études n'exclut la possibilité que les radiations aient des effets négatifs sur les animaux individuels mais n'aient pas affecté la taille des populations, déclare l'écologiste de la faune James Beasley de l'université de Géorgie, qui a participé aux deux études. "S'il y a eu des effets, ils n'ont tout simplement pas été suffisants pour supprimer la croissance de la population de ces animaux."

Beasley et Tom Hinton - un radioécologiste aujourd'hui retraité qui travaillait auparavant à l'Institut de radioactivité environnementale de l'Université de Fukushima - ont également prélevé des échantillons pour détecter des mutations de l'ADN dans la région entourant la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi au Japon, qui a connu une fusion et un rejet de radiations moins graves après un tremblement de terre et un tsunami en 2011. Les souris voisines présentaient certaines aberrations génétiques au lendemain de l'accident. Mais au moins certains animaux n'ont pas présenté d'effets durables.

En 2016, alors que les niveaux de rayonnement avaient considérablement diminué, Hinton, Beasley et leurs collègues n'ont trouvé aucun signe indiquant que les rayonnements causaient des dommages à l'ADN dans les cellules des rats-serpents et des sangliers. Et ce, malgré le fait que les animaux absorbaient des doses de rayonnement similaires à celles pour lesquelles Hinton voit des effets dans les données de Mousseau sur Tchernobyl. "Je n'ai toujours pas réussi à reproduire quoi que ce soit de ce que Møller et Mousseau ont publié", déclare Hinton.

Les divergences obstinées ont poussé certains membres de chaque camp à se méfier des conclusions de l'autre, et à certaines occasions, le débat a pris une tournure personnelle. En 2015, l'Union internationale de radioécologie, un groupe à but non lucratif de scientifiques spécialistes des rayonnements, a invité des chercheurs des deux camps à une réunion à Miami, s'efforçant de parvenir à un consensus. Mais la conversation est devenue si animée, "ils ont commencé à se lancer des insultes", se souvient Carmel Mothersill, radiobiologiste de l'université McMaster et trésorière de l'IUR. La seule conclusion à laquelle ils sont parvenus est que "tout est si incertain dans la région des faibles doses que l'on ne peut rien attribuer de façon définitive à la dose de rayonnement".

Le débat n'est toujours pas résolu. Les scientifiques de chaque camp énumèrent plusieurs raisons pour expliquer les divergences autour de Tchernobyl, notamment les méthodes de recherche, les techniques statistiques et la possibilité que des facteurs environnementaux autres que l'exposition directe d'un animal aux radiations expliquent les observations. Par exemple, la Forêt rouge, où se trouvent de nombreux sites d'étude de Mousseau et Møller, présente des niveaux de rayonnement élevés, mais est également relativement dépourvue de végétation. Selon Copplestone et ses collègues, il est donc difficile de dire avec certitude si les animaux qui s'y trouvent souffrent des radiations ou simplement d'un mauvais habitat. (Une partie des recherches de Copplestone est financée par un programme en partie soutenu par une entreprise d'élimination des déchets nucléaires).

Mousseau, pour sa part, note que certaines des études qui contredisent les siennes ont été menées dans une région du Belarus plus sauvage et moins développée que la zone d'exclusion en Ukraine, où la faune s'est probablement remise plus rapidement de la catastrophe et où l'on pourrait s'attendre à ce qu'elle prospère. Olena Burdo, radioécologue à l'Institut de recherche nucléaire de Kiev, pense que les scientifiques étrangers qui ne se rendent que rarement dans la zone d'exclusion pourraient négliger les changements subtils apportés à l'écosystème par des événements tels que les incendies ou les inondations. Ces événements, a-t-elle appris, peuvent modifier la répartition des radionucléides - et des populations animales elles-mêmes - dans le paysage.

Mme Mousseau ne doute pas que certaines espèces dans les parties les moins contaminées de la zone se portent bien et peut-être même mieux que dans les zones extérieures en raison de l'absence de personnes. D'autres scientifiques s'accordent à dire que les radiations ont des effets dans les parties les plus chaudes de la zone, mais seulement sur certaines espèces. Certaines des récentes recherches en laboratoire de Copplestone, par exemple, indiquent que les bourdons - qui, comme la plupart des invertébrés, étaient auparavant considérés comme très résistants aux radiations - subissent les effets des radiations à des niveaux comparables à ceux de la forêt rouge.

Le débat se situe en grande partie dans la zone grise intermédiaire : À partir de quel niveau de rayonnement les effets néfastes se font-ils sentir, et pour quelles espèces ? Étant donné que des espèces différentes peuvent réagir très différemment aux rayonnements, "ce n'est pas noir ou blanc", déclare la radioécologue Christelle Adam-Guillermin, de l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (France). Même lorsque des animaux exposés à des doses de rayonnement extrêmement faibles montrent des signes de danger, on peut se demander si les troubles peuvent être définitivement attribués aux rayonnements eux-mêmes. "Il est vraiment difficile de tirer une conclusion précise", dit-elle.

Un autre facteur peut contribuer à la confusion : Il est possible que bon nombre des effets néfastes sur la santé observés chez les animaux sauvages de Tchernobyl ne résultent pas nécessairement des rayonnements qu'ils absorbent actuellement, mais soient plutôt hérités de leurs ancêtres qui ont survécu aux retombées de l'explosion initiale de 1986. Les scientifiques savent, grâce à des études en laboratoire, que même lorsque de petites rafales de rayonnement n'ont pas d'effet immédiat sur les cellules, ou sur les cellules auxquelles elles donnent naissance lorsqu'elles se divisent, les cellules des générations suivantes - les petits-enfants cellulaires, en quelque sorte - développent parfois des mutations, meurent ou ne se multiplient pas.

Sans hériter directement de mutations, ces cellules peuvent hériter d'un plus grand potentiel de développement de mutations. Les chercheurs pensent que cela est dû à des modifications de l'épigénome - de petites molécules attachées à l'ADN qui influencent l'activité génétique - qui peuvent être transmises de génération en génération.

En effet, dans le cadre d'une expérience, des scientifiques bélarussiens ont capturé deux campagnols terrestres gravides vivant près de la centrale de Tchernobyl et les ont gardés dans un laboratoire exempt de radiations. Fait remarquable, les cellules de moelle osseuse de la progéniture des campagnols présentaient autant de mutations génétiques que celles des campagnols vivant dans des zones fortement contaminées, alors qu'ils n'avaient eux-mêmes jamais été exposés à de fortes radiations, a rapporté l'équipe en 2006. En utilisant des modèles statistiques pour estimer cette dose ancestrale du passé, Mothersill, avec Mousseau et d'autres, a conclu que les mutations des oiseaux de Tchernobyl d'aujourd'hui pourraient bien être en partie causées par les expériences de leurs ancêtres avec l'explosion. (Mothersill et Mousseau notent tous deux que les radiations en cours pourraient encore constituer un stress supplémentaire).

Si cette théorie se confirme, les scientifiques ont négligé une influence potentiellement très puissante sur la biologie des créatures vivant autour de Tchernobyl : les effets sur la santé dont elles souffrent pourraient avoir peu de rapport avec les doses auxquelles elles sont exposées de leur vivant, mais résulter de ce que leurs ancêtres ont vécu. Selon Mothersill, cela "pourrait réconcilier les personnes qui trouvent des effets très dangereux et celles qui ne trouvent aucun effet".

À cela s'ajoute la complication du fait que les animaux de la zone se sont probablement déplacés depuis 1986, ou sont même venus de l'extérieur de la zone. En d'autres termes, la zone pourrait être un amas désordonné d'individus dont les ancêtres ont pu être exposés ou non à un niveau de radiation donné, ce qui rend difficile l'analyse des tendances liées aux radiations.

Par ailleurs, certaines populations animales et végétales pourraient se porter bien aujourd'hui parce qu'elles se sont adaptées aux radiations. Selon des recherches non publiées menées par Germán Orizaola, de l'université d'Oviedo, en Espagne, et ses collègues, les grenouilles arboricoles européennes vivant autour de Tchernobyl sont beaucoup plus foncées que celles que l'on trouve en dehors de cette zone. Il suppose qu'au lendemain de l'accident, les grenouilles dont la peau contenait davantage de mélanine étaient plus aptes à survivre à la forte irradiation. (Mousseau dit qu'il n'a pas vu de preuves convaincantes que les animaux de la région se soient adaptés à des niveaux de radiation plus élevés).

Dans le même ordre d'idées, les scientifiques ont observé que certaines cellules des campagnols roussâtres produisent des niveaux accrus d'antioxydants, ce qui pourrait contribuer à les protéger contre la toxicité induite par les rayonnements. Et des chercheurs ukrainiens et britanniques ont repéré des signes indiquant que certains pollens de bouleau et certaines graines d'onagre sont devenus plus aptes à réparer les dommages causés à l'ADN depuis la fin des années 1980.

Mais pour vraiment comprendre comment la vie réagit aux catastrophes nucléaires, les scientifiques devront creuser davantage. La plupart des études réalisées à ce jour reposent sur des corrélations entre les niveaux de rayonnement et la santé de la faune. Les chercheurs devraient plutôt concevoir des expériences permettant d'établir de manière plus définitive que les rayonnements sont bien à l'origine des effets observés, explique le biologiste de l'évolution Anton Lavrinienko, de l'université de Jyväskylä en Finlande, qui a collaboré avec Mousseau sur les études relatives au campagnol. "Nous devons arrêter de générer des études qui ne font qu'effleurer la surface", dit-il. "C'est quelque chose que nous essayons de changer".

En attendant, ignorant béatement le débat enflammé qui les entoure, les animaux sauvages de la zone d'exclusion de Tchernobyl continueront à faire ce qu'ils font le mieux : creuser des terriers, chasser, voler et s'accoupler dans leur petit coin de terre isolé et radioactif. Les radioécologistes suivront cette expérience pendant des décennies et - espérons-le - ils finiront par s'accorder sur les résultats.

Note de l'éditeur : Cet article a été modifié le 8 février 2022 pour préciser que le rapport sur l'adaptation des grenouilles à des niveaux de radiation plus élevés n'est toujours pas publié et pour noter le statut incertain des preuves de telles adaptations à Tchernobyl. Il a été modifié le 14 février 2022 pour corriger le nom de famille de Germán Orizaola. Le 18 février, l'article a été modifié pour clarifier l'hypothèse de Germán Orizaola concernant le moment de l'adaptation évolutive chez les grenouilles arboricoles.

Traduit et publié avec l'aimable autorisation de Knowable Magazine. L'article original est à retrouver ICI.