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Posté par Isabelle le Mardi 29/08/2017 à 00:00
Voyage au fond des lacs
La fonte de la glace des lacs arctiques pourrait accélérer le réchauffement climatique


Photo: Warwick Vincent/Centre d'études nordiques
Les études effectuées depuis 1953 au lac Ward Hunt, le lac le plus nordique d'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et...), suggéraient que la vie (La vie est le nom donné :) y était limitée à sa zone littorale. Les chercheurs croyaient qu'une épaisse couche de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) se rendait jusqu'au fond de sa partie centrale, rendant impossible toute forme de vie.
Les changements climatiques sont en voie de modifier les conditions d'englacement des lacs peu profonds de l'Arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux abords du cercle polaire. Elle se situe à l'opposé de l'Antarctique. L'Arctique inclut une partie du Canada, du Groenland (territoire du...), ce qui pourrait favoriser les espèces microbiennes produisant des 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...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas...) et, par conséquent, accélérer le réchauffement du globe. Voilà ce que suggère une étude publiée le 6 juillet dans la revue npj Biofilms and Microbiomes par des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Laval et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) national de la recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...).

Les auteurs de l'étude arrivent à cette conclusion après avoir analysé la composition des communautés aquatiques du lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour provoquer une stratification, une zonation, ou une...) Ward Hunt situé sur l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné...) du même nom, dans l'extrême nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de l'Arctique canadien, à moins de 800 km du pôle Nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus septentrional de la planète Terre. Il est défini comme le point d’intersection de l'axe de rotation de la...). "Il s'agit du lac le plus nordique d'Amérique, souligne le responsable de l'étude, Warwick Vincent, professeur au Département de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants...) et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) au Centre d'études nordiques (CEN). En raison de sa localisation, ce lac nous permet de détecter dès maintenant les changements qui risquent d'affecter les autres lacs des régions arctiques dans quelques années."

Une étude réalisée antérieurement par l'équipe du professeur Vincent avait révélé qu'entre 1953 et 2003, la partie centrale du lac Ward Hunt était recouverte en permanence par une couche de glace d'environ 4 mètres d'épaisseur. "Nous pensions que la glace se rendait jusqu'au fond et qu'aucune forme de vie ne pouvait s'y développer, rappelle le chercheur. Nos travaux portaient donc exclusivement sur la zone située près de la rive, là où le couvert de glace disparaît pendant quelques semaines chaque été. Dans cette partie du plan d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), le fond est couvert d'un épais tapis de microorganismes qui jouent un rôle essentiel dans la productivité biologique de cet écosystème."

À partir de 2008, les chercheurs ont toutefois constaté que le couvert de glace diminuait rapidement sur le lac. En 2013, à l'aide d'un instrument radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un...), leurs collaborateurs du CEN à l'Université de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la...) ont découvert qu'il y avait de l'eau sous la glace, mais pas au centre du lac. L'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) suivante, l'équipe de l'Université Laval décide d'aller au fond des choses. "Nous avons foré la couche de glace à un endroit où le radar indiquait la présence d'eau et nous avons fait descendre une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la...) GoPro jusqu'au fond, à 10 mètres de profondeur, raconte Alexander Culley, coresponsable du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) et professeur au Département de biochimie, de microbiologie (La microbiologie est la science qui étudie les micro-organismes (ou microorganismes).) et de bio-informatique (On regroupe sous le terme de bioinformatique un champ de recherche multi-disciplinaire où travaillent de concert biologistes, informaticiens, mathématiciens et physiciens, dans le but de résoudre un problème...). Il a fallu patienter jusqu'à notre retour au camp quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) plus tard pour visualiser les images sur un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme...). C'est à ce moment que nous avons eu la surprise de constater que le fond de la partie centrale du lac regorgeait de vie. Totalement le contraire de ce que nous pensions au départ !"


En 2014, les chercheurs de l'Université Laval ont foré l'épaisse couche de glace qui recouvrait la partie centrale du lac Ward Hunt et ils ont exploré ce qui se trouvait en-dessous à l'aide d'une caméra GoPro. Les images ainsi obtenues ont révélé la présence insoupçonnée d'une communauté microbienne diversifiée.
Images Warwick Vincent/Centre d'études nordiques

Selon les chercheurs, ces communautés vivent sous le couvert de glace depuis très longtemps, mais elles étaient littéralement passées sous leur radar. Grâce à des techniques de séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés...) génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.), ils ont pu identifier les espèces qui habitent ce milieu comptant parmi les plus inhospitaliers de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...), notamment en raison de l'absence quasi totale de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) pendant l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.). Étonnamment, les chercheurs ont découvert que le centre du lac contient au-delà de 1 500 espèces, soit plus que la zone littorale. Il s'agit principalement de bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique,...), mais on y trouve aussi des eucaryotes microbiens de même que plusieurs dizaines d'espèces d'archées. Ces dernières, absentes de la zone littorale, produisent du méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des organismes vivants. Il est...), l'un des principaux gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures...).

Cette plus grande diversité d'espèces pourrait s'expliquer par les conditions physicochimiques changeantes de cet environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une dimension...), avance le professeur Vincent. En effet, l'eau au centre du lac est bien oxygénée pendant l'été, mais elle est anoxique pendant l'hiver, de sorte que des espèces aérobiques et anaérobiques y coexistent. "L'Arctique compte des millions de lacs et d'étangs peu profonds comme le lac Ward Hunt, rappelle-t-il. Le réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou réchauffement global, est un phénomène d'augmentation de...) pourrait faire en sorte que de plus en plus de ces plans d'eau ne gèleront pas jusqu'au fond pendant l'hiver. L'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) biologique hivernale qui se maintiendra en absence de lumière créera des conditions anoxiques favorisant le développement d'espèces anaérobiques productrices de gaz à effet de serre. Les prévisions des modèles climatiques actuels ne tiennent pas compte de cette possibilité. Si ce scénario se concrétisait, le réchauffement climatique pourrait donc être plus rapide que prévu."

L'étude parue dans npj Biofilms and Microbiomes est signée par Vani Mohit, Alexander Culley, Connie Lovejoy, Frédéric Bouchard et Warwick Vincent. Ces chercheurs sont rattachés au Département de biologie, au Département de biochimie, de microbiologie et de bio-informatique, au Centre d'études nordiques, à l'Unité mixte internationale Takuvik, à l'Institut de biologie intégrative et des systèmes et à l'Institut national de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.). Leurs travaux s'inscrivent dans le chantier thématique "Microbiomes: sentinelles de l'environnement et de la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) dans le Nord" du programme de recherche Sentinelle Nord, financé par Apogée (Un apogée (du grec apogeios : loin de la terre ; apo : loin + gê : Terre), dans les domaines de l'astronomie et de l'astronautique, est le point extrême de l'orbite elliptique d'un astre ou d'un corps...) Canada. Les chercheurs ont d'ailleurs obtenu du financement de Sentinelle Nord grâce auquel ils seront en mesure de poursuivre leurs travaux dans ce domaine.


Le fond de la partie centrale du lac est recouvert d'un épais tapis de microorganismes composé de bactéries, d'eucaryotes et d'archées. Ces dernières produisent du méthane, l'un des principaux gaz à effet de serre.
Photo:Warwick Vincent/Centre d'études nordiques

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Source: Jean Hamann - Université Laval