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Posté par Isabelle le Jeudi 18/02/2016 à 12:00
Expédition Tara Oceans: le "réseau social" planctonique
L'océan est le plus important puits de carbone de la planète. Une équipe interdisciplinaire réunissant des océanographes, des biologistes et des informaticiens, principalement du CNRS, de l'UPMC, de l'Université de Nantes, du VIB, de l'EMBL et du CEA, vient de décrire le réseau d'organismes planctoniques impliqué dans ce puits de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.). Le catalogue d'organismes planctoniques collectés durant l'expédition Tara Oceans livre ainsi peu à peu ses secrets: aujourd'hui, la première vision globale du réseau d'espèces liées à la pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) biologique des océans a mis en lumière de nouveaux acteurs et les principales fonctions bactériennes concernées dans ce processus. Elle a été obtenue en analysant des échantillons récoltés lors de l'expédition de la goélette Tara, dans des zones pauvres en nutriments, qui couvrent la plus grande partie des océans. Les scientifiques ont également démontré que la présence d'un petit nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de gènes bactériens et viraux prédit la variabilité de l'export de carbone vers les profondeurs océaniques. Ces découvertes permettront notamment aux chercheurs de tester la robustesse de ce réseau face aux perturbations climatiques et les conséquences sur la pompe à carbone biologique. Publiés le 10 février 2016 sur le site de la revue Nature, ces travaux soulignent l'importance du plancton (Homère désignait les animaux errant à la surface des flots par plankton, du grec ancien πλαγκτός / planktós ou « errant »). Selon...) dans la machine climatique.


Protistes et larves planctoniques. Ce plancton a été récolté au cours de l'expédition Tara. Le 5 septembre 2009 le bateau Tara est parti de Lorient pour une expédition de 3 ans sur tous les océans du monde (Le mot monde peut désigner :), afin d'étudier la vie (La vie est le nom donné :) microscopique des océans. © Christian SARDET/Tara Océans/CNRS Photothèque

L'océan est le principal puits de carbone planétaire grâce à deux mécanismes principaux: la pompe physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...), qui entraîne les eaux de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) chargées en gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) carbonique dissous vers des couches plus profondes où il se trouve isolé de l'atmosphère, et la pompe biologique. Cette dernière fixe du carbone, soit dans les tissus des organismes via la photosynthèse, soit dans les coquilles calcaires de certains micro-organismes. Une partie du carbone ainsi fixé sous forme de particules marines est par la suite entraînée en profondeur (on parle d'export de carbone) avant d'atteindre les grands fonds où elle sera stockée (on parle alors de séquestration). La pompe biologique est donc l'un des processus biologiques majeur permettant de séquestrer du carbone sur des échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) géologiques.

Ce processus largement étudié depuis les années 80 fait intervenir le plancton des océans. Ces êtres microscopiques d'une variété extraordinaire (le plancton comprend des virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou intracellulaire. Sous la forme...), des bactéries, des eucaryotes uni- et multicellulaires) produisent la moitié de l'oxygène de notre planète et sont à la base de la chaîne alimentaire océanique qui nourrit les poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le...) et les mammifères marins. De nombreuses études ont mis en évidence que l'intensité de la pompe biologique est directement corrélée à l'abondance de certaines espèces planctoniques. Mais l'organisation (Une organisation est) des communautés impliquées dans le puits de carbone restait encore très largement méconnue.



Protistes divers collectés au cours de l'expédition Tara dans l'océan Indien. Le 5 septembre 2009 le bateau Tara est parti de Lorient pour une expédition de 3 ans sur tous les océans du monde, afin d'étudier la vie microscopique des océans. © Christian SARDET/Tara Océans/CNRS Photothèque

En analysant des échantillons prélevés durant l'expédition Tara Oceans (2009-2013), une équipe interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) réunissant des biologistes, des informaticiens et des océanographes, a levé le voile sur ces espèces planctoniques, leurs interactions et les principales fonctions associées à la pompe biologique dans les régions océaniques particulièrement "pauvres" en nutriments. Ces zones dominent dans les océans (plus de 70 %). Les chercheurs, principalement du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français...), de l'UPMC, de l'Université de Nantes, du VIB, de l'EMBL et du CEA (liste des laboratoires), se sont appuyés sur de précédents articles publiés dans Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir...) le 22 mai 2015, notamment sur la première cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de...) des interactions entre organismes planctoniques . Grâce à des analyses informatiques, ils ont ainsi décrit le premier "réseau social planctonique" associé à l'export de carbone dans les régions "pauvres" en nutriments. De nombreux acteurs recensés, tels certaines algues photosynthétiques (en particulier des diatomées) ou des copépodes (ce sont des crevettes microscopiques), étaient déjà connus. Mais, l'implication de certains micro-organismes (parasites unicellulaires, cyanobactéries et virus) dans l'export du carbone était jusqu'alors largement sous-estimée.

Allant plus loin, les chercheurs ont ensuite caractérisé un réseau de fonctions, cette fois-ci constitué à partir de l'analyse des gènes des bactéries et des virus. La base de données Tara Oceans a ainsi permis d'établir que l'abondance relative d'un petit nombre de gènes bactériens et viraux prédit une fraction significative de la variabilité de l'export de carbone vers les profondeurs océaniques. Une partie de ces gènes est impliquée dans la photosynthèse et le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications...) membranaire, favorisant, entre autres, la dégradation et la sédimentation de la matière organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés...). Cependant, la fonction de la majeure partie de ces gènes est encore inconnue.


Protistes planctoniques. Ce plancton a été récolté au cours de l'expédition Tara. Le 5 septembre 2009 le bateau Tara est parti de Lorient pour une expédition de 3 ans sur tous les océans du monde, afin d'étudier la vie microscopique des océans. © Christian SARDET/Tara Océans/CNRS Photothèque

Connaître la structure de ces réseaux et la fonction des gènes impliqués dans le cycle du carbone ouvre de nombreuses perspectives, notamment la possibilité de modéliser des processus biologiques impliqués dans le cycle du carbone au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et...) des océans. Il devrait ainsi être possible de tester la robustesse de ces réseaux dans différentes conditions climatiques et de mieux appréhender comment les différentes espèces planctoniques influencent le cycle du carbone et la régulation du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie...). Un des objectifs à venir est de reproduire ce travail pour des régions océaniques riches en nutriments afin de compléter les réseaux planctoniques révélés et ainsi de mieux comprendre leurs dynamiques au niveau global. Pour disposer d'une vision complète de la pompe biologique à carbone, des travaux futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) devront être complétés par une approche intégrée de plus grande ampleur, notamment sur la mesure spatio-temporelle de la pompe elle-même (nature particulaire, répartition du carbone dans la colonne d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) de la surface au fond de l'océan, saisonnalité du processus...).

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Source: CNRS-INSU