Les protistes, pompe à carbone mondiale

© C.Guigand/Tara Oceans

C’est une des cinq grandes divisions du vivant sur Terre, mais aussi la plus méconnue. Son nom ? Protiste. De protos, premier en grec.

Premier de la lignée des organismes “ eucaryotes” dont le nom compliqué signifie “ être vivant dont l’information génétique – la molécule d’ADN – est compactée dans un noyau à l’intérieur de la cellule”. Moins de 100 000 espèces en sont décrites aujourd’hui. Colomban de Vargas, coordinateur scientifique de l’expédition Tara Oceans estime cependant que le nombre d’espèces actuelles pourrait être 1 000 à 100 000 fois plus important.“ Tout le monde connaît les virus, les bactéries, les plantes, et bien sur les animaux, mais les protistes sont les grands oubliés des recherches en biologie.

Alors que leur diversité, qui précède celle des plantes et des animaux, est probablement bien supérieure à celle de ces deux règnes réunis.  Là est le cœur de Tara Oceans.

Si en tant qu’être humain, vous faites partie du club des organismes eucaryotes pluricellulaires, les protistes, eux, ne font qu’un : leur “ corps” est réduit à une cellule unique. Avec laquelle ils se débrouillent pour se nourrir, se reproduire, communiquer, se déplacer, déféquer… Loin d’être statiques, ils se déplacent grâce à des cils, des flagelles, ou toute sorte d’excroissance de leur corps cellulaire. Munis de tentacules, de fils ou de pédoncules, ils chassent en véritables prédateurs. Tel le Gymnodinium fungiforme, qui après avoir attrapé une proie avec son pédoncule, utilise ce dernier tout d’abord comme un pieu pour la trouer, et puis comme une trompe pour aspirer le contenu de son trophée.

Bref, le monde des protistes, certes microscopique, a peu à envier au nôtre en terme de complexité et de créativité. Comble de l’ironie, les protistes furent longtemps une affaire de géologues. Parce que malgré leur corps unicellulaire, certains d’entre eux possèdent la faculté de fabriquer une carapace, répondant aux doux noms de test, frustule, coccosphère, ou encore thèque, selon les spécialistes en la matière ! Certaines de ces micro-carapaces plus résistantes ont été préservées au cours des temps géologiques, sur des millions et mêmes plusieurs centaines de millions d’années. Il suffit de les visualiser au microscopetout droit sorties d’un échantillon de craie par exemple, cette roche de quelques centaines de mètres d’épaisseur qui compose le sous sol de nombreuses régions françaises. Les protistes y présentent des formes curieuses, rondes ou allongées, avec des pointes, des plaques, des trouées. Sans oublier le pétrole, qui provient lui aussi de l’accumulation de milliards et de milliards de protistes morts, sédimentés, compactés et emprisonnés dans le fond des océans où ils subissent une lente et mystérieuse transformation en hydrocarbures. Selon les groupes, les carapaces sont fabriquées à partir du gaz carbonique dissous dans l’eau de mer, de la silice, et d’autres éléments comme le calcium, le strontium, etc. “ Tout est cependant beaucoup plus complexe” affirme Colomban. “Certaines cellules, par exemple, construisent leur coquilleen cellulose, qui n’est autre qu’un sucre comme celui qui fait les tiges des plantes terrestres.

Quel est leur rôle ? On sait aujourd’hui que les protistes et leur carapace sont responsables des plus grands flux de matière biologique à travers la biosphère. Ils ont ainsi un rôle clef dans les cycles géochimiques de notre planète. Tout le problème est de comprendre comment”.

Malgré leur petitesse, leur nombre fait toute la différence. Entassés, ils sont capables de bâtir des roches de plusieurs mètres d’épaisseur ! Dans le plancton océanique, ils produiraient un bon tiers de l’oxygène mondial. Enfin, depuis leur apparition il y a environ un milliard d’années, les carapaces des protistes sédimentés au fond des mers contribuent à stocker des éléments chimiques du vivant, et notamment le carbone, dans les soussols de notre planète, contribuant ainsi à leur redistribution entre les différents réservoirs de la biosphère. Dans l’univers planctonique, on appelle ce phénomène la pompe à carbone biologique : le gaz carbonique atmosphérique est transféré vers les fonds océaniques par les êtres vivants.

Mais depuis que la civilisation humaine consomme une partie de ce carbone stocké dans les hydrocarbures notamment, et que le taux de gaz carbonique augmente dans l’atmosphère, une incertitude demeure sur le devenir des protistes. Comment vont-ils réagir aux déséquilibres induits à une vitesse inédite par notre civilisation ?

Certes, lors des deux dernières décennies, près de la moitié des émissions de carbone rejetées par les populations humaines a été “ pompée ” par les océans. D’une part par des procédés chimiques, d’autre part grâce au plancton et en particulier aux protistes.

Mais depuis quelques années, l’océan mondial est affecté par un phénomène dont personne ne mesure encore véritablement les conséquences : son acidification. L’augmentation du gaz carbonique dans l’eau de mer induit des réactions chimiques en chaîne conduisant à une élévation en molécules acides. Les scientifiques peuvent difficilement prévoir comment les organismes vont réagir à ce phénomène puisqu’ils n’en connaissent qu’une infime proportion… Certains peuvent ne pas y résister et périr mais la plupart vont sans doute s’adapter aux nouvelles conditions.

Mais quelles seront les conséquences de ces adaptations sur le taux de gaz carbonique atmosphérique et sur le climat qui lui est lié ? “ Dans les modèles prévisionnels du climat, la pompe à carbone biologique a toujours été extrêmement simplifiée” souligne Colomban. “ On ne sait toujours pas quelles cellules influencent véritablement la pompe, et de quelle manière. C’est pourtant un des éléments clé de l’écologie globale et de la régulation du climat sur la Terre. ” Tara Oceans s’attaque ainsi à dévoiler et mesurer la biodiversité de l’un des piliers centraux qui maintient un climat habitable pour les humains. “ Jusqu’à maintenant, ce sont surtout les tous petits protistes de l’ordre du micromètre, qui ont été étudiés. Avec Tara, nous allons échantillonner tout le spectre des tailles en filtrant l’eau de mer à trois profondeurs différentes. Nous voulons tout simplement savoir qui est là, en quelle quantité, et à quoi il ressemble, en bref mettre à jour l’énorme diversité des protistes inconnus.” Bienvenue, à l’aube du IIIe millénaire, dans le cinquième règne du Vivant…

 

Lisa Garnier