L'importance des micro-organismes pour la biodiversité marine | Tara, un voilier pour la planète

L’importance des micro-organismes pour la biodiversité marine

© Noan LeBescot / CNRS / Fondation Tara Expédition

Eric Karsenti, membre correspondant de l’Académie des sciences, nous explique l’importance des micro-organismes pour la biodiversité marine. L’Académie des sciences vient de publier un dossier sur la biodiversité : « Libres points de vue d’Académiciens sur la biodiversité ».

Eric Karsenti, Directeur Scientifique de l’expédition Tara Oceans, y expose son point de vue sur les micro-organismes marins.

 

La joie du co-directeur de Tara Oceans, Eric Karsenti
La joie du co-directeur de Tara Oceans, Eric Karsenti ©V.Hilaire/Tara Expeditions

 

Qu’entend on par microorganismes?

Ce sont des organismes ayant une taille comprise entre quelques microns et au maximum 1 millimètre. Cela représente des milliers sinon des millions d’organismes et d’espèces différentes.

Des virus aux bactéries en passant par les protistes (des organismes unicellulaires assez complexes) et certains organismes multicellulaires de très petite taille.
Ces organismes existent sur terre, dans les rivières et les lacs mais aussi en grande quantité dans les océans. Certains vivent en symbiose avec les animaux et les plantes. Par exemple nous digérons nos aliments grâce à la « flore intestinale » qui est largement composée de bactéries. Les ruminants aussi digèrent l’herbe qu’ils mangent grâce à des bactéries spécifiques. Les polypes qui construisent les récifs coralliens ont besoin d’une algue unicellulaire photosynthétique (la zooxanthelle) qui vit à l’intérieur de leur cytoplasme et leur fournit des nutriments en utilisant la lumière solaire.

 

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Exemple d’un micro-organisme : Un ptéropode ange de mer – © C.Sardet/CNRS/Tara Oceans Polar Circle

 

Les bactéries et les algues unicellulaires jouent un rôle particulièrement important dans l’économie générale de notre planète en formant la base des chaines alimentaires mais aussi en recyclant pratiquement toute la matière organique de la planète.

Par exemple, les bactéries photosynthétiques et les algues unicellulaires présentes dans les océans produisent près de 50 % de l’oxygène de notre atmosphère et sont à la base de la chaîne alimentaire marine qui est organisée en écosystèmes complexes composés de virus, de bactéries, de protistes et d’une myriade de petits organismes multicellulaires comme les copépodes, des petites méduses et des micro crustacés. Ceux-ci servent de nourriture au krill, aux poissons et baleines.

Évidemment, chaque organisme se nourrit d’autres organismes au sein de ces chaînes, formant des réseaux d’interaction extrêmement complexes. Lorsque les organismes de grande taille meurent, leur matière est dégradée et recyclée en molécules carbonées par les microorganismes, qui là encore, s’organisent localement en écosystèmes. L’exemple des baleines mortes qui tombent au fond des océans est particulièrement frappant de ce point de vue : tout un écosystème très complexe d’organismes se développe autour de la dépouille jusqu’à ce qu‘elle soit complètement dégradée.

 

Pourquoi la biodiversité de ces microorganismes est-elle si importante ?

La réponse est à la fois simple et compliquée. Elle est simple parce que cette biodiversité provient de l’histoire du vivant sur terre. Elle est compliquée parce qu’on ne sait pas trop comment la vie a commencé et donc comment la diversité initiale s’est produite.

Mais il est clair que toute la diversité que nous observons aujourd’hui est basée sur une seule forme de chimie du vivant qui s’est maintenue et propagée depuis son apparition il y a environ 4 milliards d’années. Cette vie est basée sur ce qu’on appelle le « code génétique », une série de lettres représentées par des molécules complexes et riches en énergie qui forment un polymère : la fameuse molécule d’ADN organisée en double hélice. Chaque molécule d’ADN a la propriété de pouvoir se modifier en accumulant des mutations ou en se mélangeant avec d’autres molécules d’ADN.

 

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Margaux Carmichael lors de la station longue de prélèvements en mer de Sibérie orientale – © A.Deniaud / Fondation Tara Expéditions

 

Comme c’est l’enchaînement des lettres dans l’ADN qui détermine largement la nature d’un organisme vivant, ces processus ont conduit au cours des 4 milliards d’années qui ont précédé notre ère actuelle à la formation d’un nombre d’organismes différents absolument hallucinant. C’est ce qu’on appelle l’évolution. La diversité du vivant que l’on constate aujourd’hui et qui fonctionne remarquablement bien provient non seulement des modifications des molécules d’ADN, mais aussi d’une sélection progressive des organismes qui contiennent cet ADN.

Ce processus de sélection est complexe : ce ne sont pas seulement les organismes les mieux adaptés à un moment donné de l’évolution qui survivent. L’évolution ne se fait pas au niveau des individus mais au niveau des écosystèmes : En effet, pour qu’un organisme survive, il faut qu’il puisse se nourrir de l’environnement soit en utilisant des processus chimiques et/ou la lumière, soit en mangeant d’autres organismes. Celui qui est mangé peut être considéré comme le plus faible. Il faut néanmoins qu’il continue à exister dans le système pour que son prédateur survive.

Par ailleurs, si une variante de la proie existe mais n’est pas la proie préférée du prédateur, cette variante pourra s’accumuler jusqu’à ce qu‘elle devienne une proie de prédilection pour un autre prédateur un peu différent du précédent. La biodiversité est donc importante en général pour la prolifération et la diversification de la vie sur terre.

 

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Exemple d’un micro-organisme : le Vellela © Patrick Chang / CNRS / Fondation Tara Expéditions

 

Ce principe est le même pour les organismes qui se nourrissent de l’environnement et doivent s’adapter à ses changements. Admettons qu’il n’existe qu’une seule espèce d’algue microscopique parfaitement adaptée à un environnement qui prévaut au temps To à un endroit donné. Par exemple une algue microscopique A, qui a besoin d’une certaine quantité de lumière à une température précise de 20oC. Soudain la lumière décroît et la température monte. L’algue A meurt… Et plus rien n’existe. Maintenant, imaginons qu’une autre algue B, très semblable à l’algue A, coexiste avec elle, bien qu’elle ne fonctionne pas de façon optimale dans les conditions que préfère A. Si B est capable de survivre parfaitement dans les nouvelles conditions qui sont défavorables à A, ce type d’algue prendra le relais. Bien sûr c’est extrêmement schématique mais c’est ainsi que les écosystèmes fonctionnent, que la biodiversité a augmenté au cours des 4 milliards d ‘années qui se sont écoulées et c’est ce qui donne à la vie sa robustesse incroyable face aux changements environnementaux.

La biodiversité, c’est l’histoire de la vie sur terre. Sans cette énorme biodiversité qui s’est accumulée sur des milliards d‘années et qui porte l’empreinte, en quelque sorte, de tout ce qui s’est passé sur notre planète, la vie serait beaucoup moins robuste.

Lorsqu’un prédateur comme l’homme commence à réduire la biodiversité de façon drastique, le système peut évoluer de façon imprévisible. Il est clair que l’espèce humaine, avec bientôt 9 milliards d’individus, et son énorme activité de transformation chimique de la planète, a maintenant un effet important sur l’évolution des écosystèmes composés de micro-organismes (entre autres !) et qui recyclent l’énergie et la matière organique sur terre. Il faut donc bien connaître cette biodiversité au niveau planétaire pour pouvoir suivre son évolution et ses tendances.

 

Expédition Tara Oceans (2009-2013) - Sortie de la revue Science
Expédition Tara Oceans (2009-2013) – Sortie de la revue Science © S.Bollet / Tara Expéditions.

C’est la raison pour laquelle des expéditions comme TARA OCEANS sont si importantes à l’heure actuelle. Le but de cette expédition est en effet de caractériser les écosystèmes planctoniques des océans des virus aux larves de poissons en passant par les protistes. Dans ce but, le navire TARA accomplit actuellement un tour du monde qui passe par les océans tropicaux et australs. Les chercheurs à son bord et à terre caractérisent les organismes prélevés tous les 200 miles marins (360 kms environ) et mettent en relation la complexité de ces écosystèmes avec les paramètres environnementaux dans lesquels ils sont découverts. En utilisant l’analyse des séquences de leurs génomes et des méthodes quantitatives d’imagerie, les chercheurs pourront déterminer la composition en organismes des écosystèmes présents dans des océans ayant des caractéristiques très différentes.

En plus de l’obtention d’une carte initiale, actuelle, de la composition des écosystèmes planctoniques marins, ces analyses permettront, d’une part, de construire des modèles dynamiques de la distribution de ces organismes dans les océans de notre planète et, d’autre part, de mieux comprendre leur évolution, et… la nôtre par voie de conséquence puisque la vie a très probablement commencé dans les océans.

 

Libres points de vue d’Académiciens sur la biodiversité
www.academie-sciences.fr

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