1. Les résultats attendus étaient les suivants :

• Une estimation de la biodiversité des différents compartiments microbiologiques et faunistiques sur un site d'expulsion de fluides à forte hétérogénéité spatiale;
• La mise en évidence d'adaptations faunistiques à un habitat contraignant;
• L'identification des facteurs environnementaux influençant la structure des peuplements;
• Une estimation quantitative des flux de méthane et de son transfert dans l'écosystème;
• Une première étude de la dynamique temporelle des peuplements;
• Une compréhension de la variabilité régionale des écosystèmes des pockmarks;
• Une contribution à l'étude de la biogéographie et phylogéographie des espèces d'environnements réducteurs profonds en Atlantique;
• Une première description de la variabilité spatiale des communautés biologiques des lobes du Congo.

Fig. 1. Carte des sites de la campagne WACS. Regab, Baboon, Worm Hole et Guiness : sites d'émissions de fluides (pockmarks). L'étude à l'échelle locale a été réalisée sur le pockmark Regab.

2. Bilan des opérations :

• 6 plongées Victor entre 700 et 5000m de fond, dont une plongée avec le module de mesure en route. Des plongées ont été regroupées, par rapport au planning initial;
• 4 déploiements de microprofileur (déplacé et manipulé au fond par Victor);
• 5 carottages Calypso, 6 carottages multitubes;
• 17h de levé bathymétrique;
• 5 mouillages de respiromètre autonome;
• 3 mouillages de lignes de pièges à particules + courantomètres, récupérés pendant la campagne Congolobe (2011).

3. Sélection de résultats :

• Leg1 : pockmarks des marges Congo-angolaise et gabonaise

Un levé bathymétrique à 30m avec le sondeur multifaisceau du Victor a permis d'obtenir une carte très haute résolution de la topographie du pockmark, mettant en évidence des dépressions de différentes tailles(« pockmark cluster » et de très petits cratères correspondant à une multitude de sorties de gaz (Fig.2). Cette carte permet également de visualiser une zone de fracture de direction SW-NE confirmant la relation avec une faille sous-jacente.

L'analyse de la donnée du multifaisceau a en outre permis d'extraire l'imagerie acoustique, ainsi que la distribution des bulles de gaz au-dessus du fond (Fig. 2). L'interprétation géologique est en cours, ainsi que la comparaison avec la distribution de la faune.

Fig. 2. Carte microbathymétrique du pockmark Regab (H. Ondréas, A. Normand), avec localisation des émisisons gazeuses (Marcon et al. in prep).

Plusieurs surveys avec le module de mesure en route (caméra photo OTUS) à 8m, ainsi qu'avec le module de base (vidéo couleur) ont permis de réaliser des mosaïques d'images. L'analyse détaillée de ces dernières avec le SIG ArcGIS permettent d'établir des cartes de distribution très précises des agrégats de faune (Fig. 3) et ainsi de :
- comparer la distribution des agrégats de faune et des concrétions carbonatés avec la microbathymétrie et la distribution des émissions de gaz permettant de dégager les conditions préférentielles d'installation des différentes espèces dominantes et de comparer la colonisation des différentes zones ou dépressions du pockmark,
- analyser l'évolution temporelle des communautés en comparant la microdistribution des agrégats en 2011 avec celle cartographiée en 2001 au cours de la campagne Biozaire. Cette analyse a permis de montrer que les la distribution des principaux assemblages faunistiques avait très peu évolué au cours de ces 10 ans, suggérant un environnement globalement stage à cette échelle (Marcon et al. sous presse).

Fig. 3. Microdistribution des assemblages faunistiques à partir de mosaïques vidéo, zone centrale du pockmark Regab (Marcon et al. sous presse).

La mesure de flux in situ avec la chambre benthique CALMAR: une dizaine de déploiements ont été réalisés sur des agrégats de bivalves symbiotrophiques (principalement Vesicomyidae), sur des tapis microbiens et sur du sédiment nu sur les pockmarks Regab, Guiness et la zone des lobes. La mesure de l'oxygène, des sulfures, du méthane du CO2 et de l'ammonium est utilisée pour estimer les flux de ces composés. En particulier, la respiration des bivalves est estimée, ainsi que les flux de méthane sortant. De très fortes consommations d'oxygène ont été mesurées sur l'ensemble des sites, avec une variabilité qui est reliée aux estimations de biomasse à partir de comptages et de prélèvements effectués sous les cloches (Khripounoff et al. 2012).

Fig. 4 Mesure de flux avec la cloche benthique Calmar.

Khripounoff et al. (congrès 2012 & in prep).

L'échantillonnage quantitatif de la faune de petite taille associée aux différents types assemblages, ainsi que la caractérisation chimique de l'environnement a permis de tester l'influence des espèces « ingénieures » (mégafaune associée en symbiose : bivalves et vers tubicoles) et des flux ou concentrations en éléments réduits (méthane, sulfure) sur la structure des communautés de macrofaune. Les premiers résultats confirment une structuration forte de ces communautés en fonction de l'habitat. La comparaison avec les données antérieures (campagnes Biozaire et Guineco) suggère une dynamique temporelle variable selon les zones du pockmark (E. Guillon, stage de Master 2). Une étude similaire est menée sur la méiofaune (équipe Ann Vanreusel univ de Gand).

L'échantillonnage des bivalves de plusieurs pockmarks a permis une étude détaillée des symbioses de vésicomyidés et thyasiridés de différents pockmarks (Rodrigues et al. 2012 ; Duperron et al. 2012a ; Decker et al. soumis) et ont contribué à une synthèse des bivalves symbiotiques de l'Atlantique nord et de Méditerranée (Duperron et al. 2012b).La caractérisation des pigments respiratoires des bivalves vésicomyidés a mis en évidence des adaptations spécifiques permettant d'expliquer la distribution différentielle de deux espèces sur le pockmark Regab (thèse C. Decker, Decker et al, 2012 conférences, et Decker et al. in prep).

L'exploration de nouveaux sites a permis d'augmenter la diversité connue des espèces associées aux environnements réducteurs dans la région. Au moins 3 espèces de vesicomyidés viennent compléter cette famille déjà représentée par 8 espèces de grande taille (Fig. 5). Curieusement, les 2 espèces échantillonnées sur les pockmarks nouvellement explorés (zone Kouilou) sont différentes des 2 espèces du pockmark Regab pourtant situé à la même profondeur et à seulement 60 miles. Par contre, l'espèce dominante sur le pockmark Regab colonise également les lobes profonds. L'hypothèse d'un contrôle par la bathymétrie est partiellement remise en cause, des études de connectivité entre les sites basées sur la génétique des populations sont en cours (Teixeira, Arnaud-Haond et al.). Enfin, une espèce échantillonnée sur la zone Kouilou ne peut se distinguer d'une espèce déjà décrite sur le prisme de la Barbade (fluides froids) et la ride médio-atlantique (zone proche des sites hydrothermaux). Cette espèce vient compléter la liste des espèces ou complexes d'espèces amphi-atlantiques (Teixeira et al. congrès 2012 & article in prep).

Fig. 5. Répartition connue des bivalves vésicomyidés associés aux environnements réducteurs sur les marges Congo-Angola-gabonaises (Decker 2012). Isorropodon bigoti, n. sp.1 & n. sp.2 ont été récoltées pendant la campagne WACS. Ces deux dernières sont en cours de description.

• Leg2 : Lobes profonds de l'éventail du Congo

Les lobes distaux de l'éventail profond du Congo sont le réceptacle des apports considérables apportés par le chenal du Congo. Trois sites ont été explorés et échantillonnés (lobes A, C et D) correspondant aux lobes actuellement alimentés par le chenal le long d'un gradient depuis l'embouchure du chenal (lobe A) jusqu'au lobe le plus distal (lobe D) et le long d'un gradient de profondeur (4700-5000m) (fig 1).

Sur les lobes A et C, les plongées ont suivi celles réalisées pendant la campagne ZAIROV (2000) qui avait mis en évidence des indices biologiques de chimiosynthèse (tapis microbiens, floculats avec amas de polychètes, agrégats de bivalves).

Localisation des sites de plongée et carottage sur les lobes distaux du Congo (B. Dennielou, L. Droz).

Les premières observations ont mis en évidence, sur les lobes A et C, la présence d'agrégats isolés mais denses de bivalves vésicomyidés généralement disposés autour de tâches noires de sédiments réduits parfois colonisées par des filaments microbiens, ainsi que des tapis microbiens de petite dimension. Les structures de même type observées pendant la campagne Zairov n'ont cependant pas été retrouvées ce qui suggère un fort dynamisme.

Les premières analyses chimiques à partir des prélèvements mesures in situ et carottiers Calypso indiquent la présence de méthane et de sulfures en grande quantité dans les sédiments et des flux sortant de méthane (J.C. Caprais et al. non publié). L'espèce dominante de bivalve vésicomyidé est identique à celle dominant sur le pockmark Regab. Une étude de génétique de ces bivalves montre que ces populations sont actuellement peu connectées entre elles (S. Arnaud-Haond et al., en cours).

Cette première reconnaissance visuelle et les premiers prélèvements ciblés ont permis de préparer la stratégie mise en oeuvre pour l'étude multidisciplinaire de ces écosystèmes pendant la campagne Congolobe qui a eu lieu en décembre 2011-janvier 2012. Outre l'aide à la sélection de sites d'échantillonnage, les difficultés de prélèvement ou mesure in situ sur certains sites du fait de l'extrême fluidité du sédiment (y compris pour les carottages depuis la surface) ont permis de réaliser les modifications nécessaires à l'optimisation de cette deuxième campagne liée à l'ANR Congolobe.

Agrégat de bivalves vésicomyidés et sédiment réduit.

Tapis microbien.

Echantillonnage par carottiers tubes.

Mesure in situ de gradients chimiques par microprofileur et chambre benthique.