Tchernobyl, laboratoire naturel de l'évolution irradiée

Mais un enchaînement d’erreurs humaines, d’opérations mal préparées et de défauts de conception entraîne un emballement. Le couvercle du réacteur est soufflé, le bâtiment éventré, et le graphite du cœur brûle pendant plusieurs jours. D’énormes quantités de substances radioactives sont projetées dans l’atmosphère en un panache qui survole une grande partie de l’Europe. Plus de 116.000 personnes sont évacuées et 230.000 autres relogées au cours des années suivantes au-delà de la zone d’exclusion, qui s’étend dans un périmètre de 30 km autour de la centrale.

Quatre décennies après la catastrophe, la nouvelle zone d’exclusion, d’une superficie d’environ 2600 km² (l’équivalent du Luxembourg), demeure l’une des zones les plus radioactives au monde : les césiums 134 et 137 contaminent toujours les sols et l’eau. Paradoxalement, l’éviction quasi totale des humains en a fait, malgré la radioactivité qui reste élevée, la troisième plus grande réserve naturelle d’Europe continentale. Ses forêts et prairies abritent aujourd’hui bisons, lynx, cerfs, loups, aigles, renards, oiseaux et autres chauves-souris, ainsi que des meutes de chiens descendant de ceux laissés sur place par les familles évacuées.

Ce réensauvagement d’envergure offre une image, souvent présentée comme paradisiaque, d’une région revenue à l’état naturel. On y trouve même des chevaux de Przewalski, considérés comme les derniers chevaux sauvages au monde. L’introduction de 36 individus a été organisée entre 1998 et 2004 par un programme de la réserve d’Askania-Nova, dans le sud de l’Ukraine. Cette population libre comptait plus de 150 individus en 2018. Depuis lors, leur suivi a été contrarié par le conflit russo-ukrainien.

En février-mars 2022, les forces russes ont en effet occupé durant plusieurs semaines la zone d’exclusion, y creusant des positions et charriant à cette occasion du sol contaminé. Lors de leur retrait, ils ont laissé derrière eux des mines terrestres, qui ont déjà tué un cheval de Przewalski.

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Les forêts devenues des réservoirs de radioactivité

Auparavant, les chercheurs ont montré divers effets des rayonnements ionisants sur la faune et la flore. Dans les premiers temps, les doses reçues furent extrêmement élevées. Une pinède située à 4 km du réacteur a vu ses arbres roussir, et par la suite, jusqu’à 90 % de ses pins sont morts. « Ce phénomène a constitué l’un des indicateurs les plus visibles de l’effondrement écologique provoqué par le rejet de radionucléides », souligne Gülşah Yildiz Deniz, biologiste à l’université d’Atatürk (Turquie), dans un article publié en octobre dans la revue Mutation Research.

Au moment de l’accident, les pins sylvestres dominaient les peuplements forestiers autour de la centrale. En s’appuyant sur des données satellitaires et des expéditions de terrain menées de 2018 à 2021, l’écologue Maksym Matsala, du Centre de recherche forestière du sud de la Suède, a montré que ces conifères irradiés ont été peu à peu remplacés par des feuillus – bouleaux, trembles et saules -, moins sensibles aux radiations. Les études réalisées juste après la catastrophe ont en effet mis en évidence que les graines et pollens des plantes originelles – dont les pins – étaient non viables ou peu germinatifs, ce qui a mené à une sélection d’individus et d’espèces génétiquement plus aptes à survivre.

Des expériences de replantation de jeunes pins dans la forêt rousse ont par ailleurs montré que si certains d’entre eux pouvaient survivre, ils accumulaient de forts taux de radionucléides dans leur biomasse. Les forêts de Tchernobyl sont ainsi devenues au fil des ans des réservoirs de radioactivité. Les incendies de 2015, 2016 et 2020 dans cette zone ont-ils remis en suspension des particules dans l’atmosphère ? Probablement pas, selon une étude réalisée par des chercheurs de l’Institut norvégien de recherche climatique et environnementale, pour qui les rejets de l’incendie de 2020 « étaient environ un milliard de fois moindre qu’en 1986 ».

Du côté de la faune, la mortalité des petits mammifères a d’abord été massive dans les zones les plus contaminées. Mais ce sont surtout les micro-organismes et autres invertébrés présents dans les premiers centimètres du sol et dans la litière forestière qui ont été exposés aux plus forts dépôts de radionucléides. Dans les deux mois qui ont suivi l’accident, 90 % d’entre eux ont succombé dans un périmètre de 7 km autour de la centrale. Faute d’activité microbienne, la matière organique non décomposée s’est accumulée dans les sous-bois, compromettant le cycle des nutriments. Leur abondance a remonté dans les années suivantes, notamment grâce aux insectes venus des abords de la zone d’exclusion. Des espèces radiosensibles ont été remplacées par d’autres plus résistantes : les cloportes rugueux ont, par exemple, été supplantés par des cloportes du genre Trachelipus, auparavant plus rares.

Malformations et troubles du développement

De nombreuses études ont observé, au cours des dernières décennies, des troubles de la reproduction, des malformations du développement, une mortalité embryonnaire accrue, et une augmentation des taux de mutation et autres aberrations chromosomiques chez de nombreuses espèces. « Les oiseaux se reproduisant dans la zone d’exclusion à la fin des années 1980, notamment l’hirondelle rustique, ont affiché des taux élevés d’albinisme partiel et d’autres anomalies morphologiques comme des becs déformés et des cataractes, directement liés à l’exposition aux radiations », explique Gülşah Yildiz Deniz. D’importantes altérations génétiques ont été également relevées dans les populations de mammifères, des rongeurs aux grands carnivores, des décennies après la catastrophe.

Cette hirondelle rustique présente un albinisme partiel des plumes de la gorge, causé par des mutations génétiques en lien direct avec l’exposition chronique aux radiations. Crédit : A.P. MØLLER, ET AL.

C’est le cas des loups gris, étudiés depuis 2014 par des chercheurs de l’université de Princeton (États-Unis), qui ont équipé certains individus de colliers GPS-dosimètres pour mesurer leur exposition aux radiations, et ont prélevé des échantillons sanguins pour analyser leurs réponses biologiques. Selon leurs mesures, ces loups sont encore aujourd’hui exposés quotidiennement à des radiations plusieurs fois supérieures aux limites humaines. Leurs analyses génétiques indiquent néanmoins que des régions de leur génome semblent montrer une résilience accrue au risque de cancer.

Sur le long terme, il reste toutefois possible que la sélection naturelle favorise la survie d’animaux aux variantes génétiques plus à même de s’adapter dans un environnement irradié. « Il s’agit là du biais du survivant, explique Olivier Armant, chercheur à l’Autorité de sûreté nucléaire et de radioprotection (ASNR). Les animaux les plus fragiles meurent rapidement sous l’effet de la prédation ou de la pression de sélection, si bien que l’on observe surtout ceux qui survivent. »

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Des niveaux plus élevés d’antioxydants dans l’organisme

La difficulté est ensuite de déterminer si les mutations observées à Tchernobyl correspondent à une réelle adaptation, indépendante de la capacité de migration des individus. « Des espèces comme le cheval de Przewalski ou le lynx peuvent parcourir de grandes distances, note Olivier Armant. Ces déplacements peuvent mélanger les populations et diluer les effets locaux : des individus venant de zones moins contaminées peuvent compenser les pertes ou les problèmes de santé dans les populations de la zone d’exclusion. D’autres espèces, en revanche, telles les rainettes arboricoles qui migrent d’environ 500 m d’une génération à l’autre, sont inféodées à l’endroit où elles vivent. C’est ce qu’on appelle des espèces philopatriques. » Les rainettes arboricoles sont ainsi considérées comme « espèce sentinelle ».

Des études mettent en évidence leur taux plus élevé de mutations génétiques près de la centrale. D’autres chercheurs ont par ailleurs montré, pour la même espèce, plus d’individus à la peau foncée. Cette surpigmentation pourrait jouer un rôle protecteur contre les radiations. « Mais les amphibiens changent de couleur en fonction de leur environnement, ce qui rend difficile l’établissement de cause à effet », note Oliver Armant.

Selon leur degré de contamination, la peau des rainettes est plus foncée, un possible mécanisme de protection. Crédit : GERMÁN ORIZAOLA, PABLO BURRACO

Chez les campagnols roussâtres, une autre espèce sentinelle, des études ont montré des niveaux plus élevés d’antioxydants dans l’organisme et une activité accrue d’enzymes capables de neutraliser les radicaux libres et de limiter les dégâts cellulaires. S’agit-il d’une forme d’adaptation ? Parmi les campagnols vivant depuis plusieurs générations dans des zones contaminées, les chercheurs ont de fait observé des niveaux de dommages à l’ADN relativement faibles par rapport à ce que l’on pourrait attendre avec ces doses de radiation.

La zone d’exclusion de Tchernobyl, avec ses populations d’animaux à la fois prospères et aux taux de mutation élevés, « met en évidence l’équilibre complexe entre les dommages génétiques et les opportunités écologiques dans cet environnement unique », conclut Gülşah Yildiz Deniz.