Comprendre le rôle des lacs dans le cycle du carbone avec Jean-Philippe Jenny

Un signal d’alerte venu du fond des lacs

Chaque couche de sédiment raconte une époque. Véritables archives naturelles, ces dépôts permettent de remonter le fil du temps pour identifier les variations naturelles, les conditions de référence non altérées, ainsi que le rythme des perturbations antropiques et de leurs impacts. En retraçant ces trajectoires sur le temps long, l’intégration des archives sédimentaires dans les modèles mécanistes, aide à mieux comprendre les dynamiques passées pour mieux anticiper l’avenir. Jean-Philippe Jenny s’attache à décrypter ces signaux. Il reconstitue l’histoire environnementale des milieux lacustres et explore leurs liens avec le changement climatique, l’écologie et le cycle du carbone.

Les lacs ne représentent que 3 % de la surface des terres émergées, mais offrent de nombreux services écosystémiques, et abritent une biodiversité riche et fragile. Sentinelles des perturbations climatiques, ils réagissent rapidement aux pressions humaines. Les lacs alpins jouent un rôle insoupçonné dans notre compréhension du climat et de ses conséquences pour l’environnement. Grâce aux sédiments accumulés au fil des siècles, Jean-Philippe Jenny reconstitue l’histoire biogéochimique et écologique de ces milieux pour mieux saisir les effets cumulés des activités humaines et du réchauffement global. Ses recherches s’attachent notamment à mesurer comment les lacs contribuent au cycle du carbone.

Le projet sur lequel je travaille vise à déterminer si les lacs jouent un rôle de puits ou d’émetteurs de carbone, en s’appuyant sur une approche couplée de rétrospective et de prospective qui dépasse le cycle annuel, pour intégrer les dynamiques à l’échelle des décennies et des siècles, qui me semblent pertinentes pour les enjeux de société et la gestion.

Ces résultats alimentent les réflexions des scientifiques, comme ceux du GIEC, mais aussi celles des collectivités. Faut-il comptabiliser les lacs dans les bilans carbone des territoires ? Et à quelles conditions ?

Derrière cette question apparemment technique se joue un enjeu climatique de fond. Car les lacs, à la fois émetteurs et puits potentiels de gaz à effet de serre, demeurent la principale source d'incertitude dans le bilan mondial de la séquestration et des émissions de GES, notamment du méthane (e.g. Canadell et al., 2011). Globalement, les lacs ont un effet disproportionné sur le cycle mondial du carbone (C) malgré leur relative faible superficie totale. Pour y voir plus clair, Jean-Philippe Jenny mobilise les outils de la paléolimnologie et de modélisation afin d’évaluer, sur le temps long, le rôle que jouent ces écosystèmes aquatiques dans le cycle global du carbone.

Observer et agir de manière responsable

Comprendre le rôle des lacs dans le cycle du carbone suppose une approche par étapes. Jean-Philippe Jenny et son équipe s’intéressent à la fois à ce que les lacs séquestrent, émettent, et à ce que ces dynamiques laissent entrevoir pour l’avenir.

Premier volet : En étudiant les sédiments des lacs alpins – véritables puits géologiques de carbone biosphérique issu de la production lacustre et des apports du bassin versant – les chercheurs peuvent estimer la quantité de carbone stockée sur le long terme.
« On utilise des carottiers ou la plongée pour prélever les sédiments. En combinant des méthodes de datation, comme le carbone 14 ou le plomb 210, et en analysant leur composition géochimique, on peut calculer les taux d’accumulation de carbone sédimentaire. Cela permet de retracer les rythmes de séquestration au fil du temps » explique Jean-Philippe Jenny.

Deuxième volet : les émissions de gaz à effet de serre (GES). Les lacs ne se contentent pas de stocker du carbone : ils peuvent aussi en relâcher sous forme de gaz à effet de serre, notamment du dioxyde de carbone (CO₂) et du méthane (CH₄).
Ces émissions sont mesurées directement sur le terrain, à l’aide de cloches flottantes ou de prélèvements dans la colonne d’eau, qui permettent de quantifier les gaz s’échappant vers l’atmosphère, par diffusion ou par bullage. Ces mesures servent ensuite à calibrer des modèles numériques capables de simuler les émissions sur le long terme. « Contrairement au carbone stocké dans les sédiments, que l’on peut reconstituer sur plusieurs siècles, il n’existe pas encore de méthode fiable pour retracer l’histoire passée des émissions de GES à partir des seules archives sédimentaires », précise Jean-Philippe Jenny. D’où l’importance de combiner mesures in situ, paléolimnologie et modélisation pour mieux comprendre le rôle des lacs dans le cycle du carbone sur des échelles de temps longues. 

Troisième volet : la modélisation. En couplant les données collectées à des modèles numériques, l’équipe simule l’évolution du comportement des lacs dans un contexte de changement climatique. L’objectif : savoir si les lacs tendront à devenir d’avantage des puits ou des émetteurs nets de carbone dans les décennies à venir.

Les programmes qui appuient ces recherches s’inscrivent dans une démarche écoresponsable. Le projet DEEP-C, mené dans le cadre du programme et équipement prioritaire de recherche sur le carbone (PEPR FairCarboN), a été adapté pour limiter l’empreinte environnementale des travaux de terrain. « On a choisi de concentrer notre recherche sur des lacs français, relativement bien documentés et proche d’accès, plutôt que de multiplier les déplacements internationaux. Si chaque pays collecte localement des données de qualité, on limite l’impact des transports sur le climat », souligne le chercheur. Une décision stratégique, alignée sur la politique RSE d’INRAE, qui vise à réduire les émissions liées à la recherche tout en renforçant sa pertinence territoriale.

Un volet de recherche opérationnel

Les recherches de Jean-Philippe Jenny se focalisent également sur les grands lacs périalpins (Léman, Bourget, Aiguebelette) qui représentent des enjeux stratégiques pour le territoire. Ces études révèlent une transition profonde de ces systèmes, avec des implications pour la gestion de l’eau.

« Depuis les années 1950, on observe une diminution durable de l’oxygène dissous au fond des lacs. Ce manque d’oxygène au fond des lacs, l’hypoxie, n’est pas une anomalie passagère, c’est le nouvel état de nos grands lacs », explique-t-il. Ce déficit en oxygène réduit les habitats disponibles pour les poissons et les organismes benthiques, questionnant les défis liés à la biodiversité et aux usages de l’eau, comme la pêche ou l’alimentation en eau potable.

Pour comprendre ce basculement, son équipe a eu recours à une nouvelle fois aux sédiments lacustres, véritables archives naturelles, ainsi qu’au couplage avec les modèles thermiques et biogéochimiques lacustres. Les données et les simulations indiquent qu’en conditions « naturelles » dans les années 1850-1900, les lacs périalpins étaient bien oxygénés et se brassait mécaniquement en hiver en apportant de l’eau oxygénée vers le fond. L’augmentation des apports en nutriments combiné à une succession d’hivers plus doux sont les causes principales du manque d’oxygène observé aujourd’hui. Les simulations futures indiquent que malgré la maitrise avérée des apports en nutriment depuis trente ans, le changement climatique empêchera un retour à de meilleurs conditions d’oxygénation du fond. 

Ces recherches ont conduit à un dialogue direct avec les autorités en charge de la gestion de l’eau, comme la CIPEL, la Commission internationale pour la protection des eaux du Léman.

Nos études ont données lieu à des articles scientifiques, et un rapport a été remis aux gestionnaires. Il ressort que des indicateurs de qualité fixés il y a des décennies ne sont plus atteignables à cause du climat. Il ne faut pas s’alarmer, mais repenser les objectifs.

Cette approche contribue à mieux accompagner les arbitrages entre différents usages du lac, parfois qui tendent à entrer en conflit : par exemple la pêche, les usages récréatifs, mais aussi les attentes liées aux aspects esthétiques et au maintien d’un éclat écologique général du plan d’eau. Pour Jean-Philippe Jenny, ce travail d’interface entre science et action publique ne peut se faire qu’en mobilisant les réflexions sur le temps long. 

Les lacs présentent de fortes synergies dans leurs réponses aux changement environnementaux, ils réagissent lentement. Pour anticiper les bascules, il faut raisonner à l’échelle de plusieurs décennies, voir du siècle.

Défendre une vision ancrée dans l’observation, les données et la rigueur scientifique.

Ce qui anime Jean-Philippe Jenny ? La rigueur de la démarche scientifique et la volonté de contribuer à une meilleure compréhension du monde : « Pouvoir me dire que j’ai, modestement, contribué à l’essor des connaissances. »

Travailler sur les lacs s’est imposé à lui comme une évidence : ces milieux aquatiques, à la fois sensibles et puissamment révélateurs, sont selon lui de véritables « sentinelles » des transformations climatiques et des pressions humaines.

Convaincu que la science ne doit pas rester confinée aux laboratoires, il s’investit aussi dans la diffusion de ses résultats auprès de la société. Ses travaux, souvent menés en lien avec des gestionnaires publics, font l’objet de rapports techniques, d’interventions dans les conseils locaux et, de plus en plus, de conférences ouvertes au grand public.

Enfin, s’il devait faire passer un message, Jean-Philippe Jenny insisterait sur la nécessité de mieux reconnaître la valeur stratégique des lacs et des plans d’eau en général.

On les considérait avant tout pour leur qualité et comme des réservoirs de biodiversité… Aujourd’hui, on prend conscience qu’ils sont aussi des ressources à préserver pour leur quantité. C’est un défi auquel on ne s’attendait pas forcément en France, mais que le changement climatique rend désormais bien réel.