Du climat aux virus: Kimberly Prather, lanceuse d’alerte sur la pollution aux aérosols

Kimberly Prather devant le simulateur SOARS. | UC SanDiego / Erik Jepsen

De la pandémie aux nuages qui régulent le climat, les aérosols, souvent discrets ou invisibles à l'œil nu, sont partout. Kimberly Prather, célèbre chimiste atmosphérique américaine, étudie de près ces états de la matière encore riches en mystères. Le 10 novembre, elle exposera le fruit de ses recherches à Genève, lors du 20e colloque Wright pour la science. Portrait.

Kimberly Prather ne se destinait pas au monde académique. Pourtant, à tout juste 60 ans, cette chimiste atmosphérique de renommée mondiale a signé plus de 250 articles scientifiques – dont un des plus téléchargés de l’histoire de la revue Science.

Petite, «Kim» avait l’école buissonnière. Elle lui préférait les promenades à la plage, pieds nus, à observer des oiseaux dans la baie californienne de Bodega, où sa famille avait une maison de vacances. «La nature éveillait ma curiosité. Je me sentais connectée à quelque chose qui me dépassait», raconte-t-elle à Heidi.news, en visioconférence depuis sa demeure à San Diego.

La chimie, un outil pour saisir le monde

Sa première rencontre avec la chimie remonte aux premiers cours d’université, et c’est un électrochoc. «Le cours était si difficile; c’est à ce moment que j’ai découvert que les challenges m'inspirent. C’est devenu mon moteur», se souvient-elle. Jusqu’à en devenir accro: «Tout à coup, j’ai compris que la chimie pouvait expliquer la complexité de notre planète, et les liens qui régissent notre quotidien.»

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Elle poursuit et atterrit en post-doctorat à Berkeley. Son superviseur Yuan T. Lee, lauréat du prix Nobel de chimie en 1986 est convaincu qu’elle a une vocation pour la recherche. «Tout ce que je voulais, c’était reprendre une vie normale, avoir un petit job de 9 à 17 heures. Mais il refusait de m’écrire une lettre de recommandation pour quoi que ce soit d’autre qu’un poste universitaire», se remémore-t-elle, en riant. Quelque trente ans plus tard, Kimberley Prather, aujourd’hui directrice fondatrice du Centre NSF d’étude des impacts des aérosols sur le climat et l’environnement (CAICE), et professeure à l'Université de San Diego, s’égaye en repensant au chemin parcouru. «Je n’ai aucun regret», sourit-elle.

De la couche d’ozone aux aérosols

Dans les années 1990, alors qu’elle commence à enseigner à l'Université de Riverside (Californie), elle se prend de passion pour ce qui sera la grande histoire de sa vie: les aérosols – ces milieux complexes faits de particules en suspension dans l’air, comme la poussière, la brume, la fumée ou encore un nuage de pollution. A l’époque, tous les scientifiques et les politiques ont le regard braqué vers le ciel. On vient alors de comprendre que le «trou» dans la couche d’ozone, au centre des préoccupations, résulte de l'action de polluants extérieurs sur les cristaux de glace en suspension dans l’atmosphère (un milieu aérosol, donc).

«Il devenait clair que les activités humaines détérioraient l’équilibre de la planète. Mais surtout qu’on connaissait très peu des réactions complexes que provoquaient les gaz qu’on libérait dans l’atmosphère…» Une fois de plus, l’inconnu la stimule. Elle développe et fait breveter une technologie permettant de mesurer la composition chimique d’aérosols à l’échelle de la particule, en temps réel, pour mieux cerner leur provenance ainsi que leurs effets sur le climat et la santé. «Ce qui m’a toujours motivée, c’est utiliser la recherche fondamentale pour trouver des solutions concrètes aux enjeux environnementaux de notre temps.»

L’océan mis en bouteille

De fil en aiguille, sa curiosité la ramène vers l’air marin. «Les mers et les océans recouvrent 70% de notre planète, et pourtant on connaît très mal l’influence qu’ils exercent sur le climat mondial», note Kimberly Prather. C’est la surface de l’océan, en particulier, qui l’intéresse – où l’eau salée côtoie l’atmosphère, et où s’opèrent de curieuses métamorphoses.«On a longtemps pensé que la mer rejetait seulement du sel. En réalité, sa surface est recouverte d’une fine couche de vie, avec des bactéries, des virus, des phytoplanctons, des enzymes… un peu comme une forêt flottante. Expulsés dans l'atmosphère, ces aérosols d’embruns marins donnent naissance à des nuages, qui régulent la température de notre planète», détaille la chercheuse.

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Le simulateur SOARS dans le laboratoire de l’Institut de Recherche Scripps. Photo: Scripps Institution of Oceanography / UC San Diego

Pour mieux étudier ces interactions, Kimberly Prather voit grand, et a travaillé avec ses collègues pour mettre tout le système océan-atmosphère… en bouteille. Dans un réservoir de 33 mètres de long, construit à l’Institut d’océanographie Scripps, à Jolla (Californie). Baptisé «SOARS» (pour «simulateur de recherche océan-atmosphère de l’Institut de recherche Scripps»), ce projet prométhéen permet aux scientifiques de simuler différents environnements océaniques, en contrôlant l’intensité des vents, la température de l’eau, la lumière, ou encore la quantité de CO2 et d’autres polluants atmosphériques.

Le but de ce mastodonte? «Améliorer les modèles climatiques pour mieux prédire l’avenir», indique la chimiste atmosphérique, avant d’expliquer:

«Les modèles actuels sont inexacts, et incapables de prédire avec précision où les nuages se forment. Une grande partie de cette incertitude est due à notre incompréhension des aérosols. C’est seulement avec des prévisions précises qu’on pourra mettre en place des politiques climatiques efficaces.»

Des aérosols qui voyagent loin

Contrairement aux politiciens, les aérosols se fichent des frontières. Portés par des courants atmosphériques, ils peuvent rester en suspension dans l’air pendant des jours ou des semaines, voyageant sur des dizaines de milliers de kilomètres. C’est ce qu’a révélé en 2013 une étude inédite de Kimberly Prather. «On a découvert que la poussière et les microbes venus d’aussi loin que le désert du Sahara peuvent augmenter significativement la quantité de neige qui tombe en Californie», dit-elle, non sans fierté. «L’atmosphère n’a pas de frontière.»

Mais cette circulation atmosphérique est aujourd’hui perturbée. «Le changement climatique dérègle les courants et les flux de circulation dans l’atmosphère et les océans, constate-t-elle. Par conséquent, l’eau est distribuée de manière toujours plus inégale, avec des régions qui sont inondées par des précipitations extrêmes, et d’autres qui ne reçoivent pratiquement plus de pluie.» La chimie des aérosols pourrait aussi expliquer cette tendance, selon la chercheuse: «Certains types d’aérosols, comme la fumée des feux ou la pollution, peuvent créer des nuages moins chargés en pluie, car leurs gouttelettes, trop nombreuses, sont trop petites pour tomber.»

La pollution se retrouve d’ailleurs dans ses échantillons.«C’était difficile de trouver de l’eau non contaminée pour le simulateur SOARS, se souvient-elle. L’homme a déversé tellement de polluants dans l’océan qu’ils ressurgissent aujourd’hui sous la forme de gaz et d’aérosols. Et on n’arrive pas encore à prédire leur impact…» Cette pollution peut avoir des répercussions sur la santé humaine, notamment dans les régions côtières. «Les côtes sont souvent polluées avec des eaux usées. Avec les vagues, des pathogènes peuvent être libérés et se disperser dans l'air sous la forme d'aérosols. Personne ne sait ce qu’il advient quand on respire ce cocktail océanique…»

Lanceuse d’alerte durant la pandémie

Son intérêt pour la santé prend un tournant décisif avec la pandémie, qui la propulse sur la scène médiatique. «On m’a demandé si je pensais qu’un aérosol pouvait voyager plus de six pieds… J’avais passé les dernières années à étudier des particules qui voyageaient des milliers de kilomètres d’un continent à l’autre», se souvient-elle. Kimberly Prather devient ainsi une des premières à alerter sur la propagation aérosol de Sars-CoV-2. En juin 2020, elle publie un article d’opinion à ce propos dans Science, qui deviendra le plus téléchargé de l’histoire de la revue.

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Pourtant, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) tarde à reconnaître le risque de transmission aéroportée. Si bien que 240 scientifiques – des experts en aérosols, pour la plupart – signent une lettre ouverte en juillet 2020 pour que des mesures soient prises contre la transmission aéroportée du Covid, notamment à travers le port du masque, ainsi que des systèmes de ventilation et de filtration de l’air.

La pandémie a mis sur la table un enjeu toujours plus pressant: la qualité de l’air. Selon l’OMS, 99% de la population mondiale respire de l’air fortement pollué, au-delà des limites recommandées. «On n’accepte pas de boire de l’eau contaminée, alors pourquoi accepterait-on de respirer de l’air pollué?», s’agace Kimberly Prather, avant d’ajouter: «On a tendance à oublier que l’air dans nos maisons est aussi souvent une des plus polluées qu’on respire.» Fidèle à sa quête de solutions, elle plaide pour la diffusion d’un système de filtration de l’air à fabriquer soi-même, la boîte de Corsi-Rosenthal, à domicile, en entreprise ou dans les salles de classe. «Depuis presque 3 ans que j’utilise ces boîtes dans les espaces publics, avec un masque correctement ajusté, je n’ai eu ni allergie, ni Covid, ni grippe», se félicite-t-elle.

«La santé de la Terre et de l’homme sont liées»

Avec le changement climatique, des pandémies comme la Covid-19 pourraient devenir plus nombreuses, alerte la chercheuse: «La sécheresse, les inondations et la pollution ne cessent de libérer de nouvelles bactéries et virus en suspension dans l’air.» C’est pourquoi la Californienne a déjà un nouveau projet en tête: élaborer une carte mondiale qui retrace en temps réel la répartition des virus et des bactéries aéroportés, en lien avec le climat. «Avec un tel outil, on pourrait prévenir des nouvelles épidémies, en répondant avec des mesures rapides», s’enthousiasme-t-elle:

«La santé de la planète et la santé de l’homme sont liées. Quand le corps humain a de la fièvre, ses organes dysfonctionnent. C’est pareil quand la Terre surchauffe. Nous devons respecter ce système. Prenons soin de notre mère la Terre, et elle prendra soin de nous.»

En partenariat avec le Colloque Wright 2022 «Les Cinq Eléments».