De 2009 à 2012, la goélette Tara a sillonné les océans du globe pour échantillonner les communautés planctoniques qui peuplent ces écosystèmes. En procédant à une étude inédite du matériel génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) contenu dans ces échantillons, une équipe internationale regroupant plusieurs scientifiques de la Station biologique de Roscoff (Roscoff est une commune du département du Finistère, en région Bretagne, en France. Elle est aujourd'hui une station balnéaire dynamique. Les habitants s'appellent les Roscovites.) (SBR - CNRS/UPMC) a pu dresser une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support...) détaillée de la répartition globale d'un groupe de bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) rassemblant les deux genres les plus abondants du phytoplancton marin. Cette étude qui vient d'être publiée dans la revue PNAS révèle la microdiversité insoupçonnée de ces populations bactériennes. Ces travaux qui montrent également l'importance de certains facteurs environnementaux dans la répartition de ces communautés d'organismes, devraient contribuer à améliorer les modèles de prédiction de la distribution du phytoplancton face au changement climatique global.

A la base des réseaux trophiques océaniques, le phytoplancton produit par ailleurs près de la moitié de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) consommé par les êtres vivants. Au sein de cet ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) d'espèces très hétérogène qui rassemble à la fois des bactéries et des algues unicellulaires, les genres Prochlorococcus et Synechococcus représentent à eux deux 25% de la production primaire océanique. Bien que ces organismes microscopiques qui appartiennent au groupe des picocyanobactéries occupent tous les océans 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...), ils n'avaient encore jamais pu être étudiés à un niveau taxonomique assez fin pour comprendre leur distribution. Ce travail vient d'être entrepris pour la première fois par une équipe internationale réunissant plusieurs chercheurs 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 (EPST).). Pour cela, les biologistes ont analysé par une approche de métagénomique le matériel génétique recueilli sur 66 stations océaniques différentes - 109 échantillons au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple :...) - lors de la campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu...) Tara Oceans. Cette méthode innovante, qui permet de séquencer directement la totalité de l'ADN contenu dans un prélèvement, les a conduits à passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) en revue 20 milliards de paires de bases par échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) soit l'équivalent de six fois le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules d'ARN). Il...) humain. "A l'aide d'un marqueur spécifique, nous sommes parvenus à discriminer les séquences d'ADN de Prochlorococcus et Synechococcus présentes dans ces échantillons à un niveau de résolution taxonomique bien plus précis que le genre et identifier ainsi plusieurs groupes génétiques inédits parmi ces micro-organismes", précise Laurence Garczarek, chercheuse à la Station biologique de Roscoff et dernier auteur de l'article.

En croisant la localisation géographique des zones échantillonnées avec les paramètres physico-chimiques de ces environnements, les chercheurs ont ensuite constaté que chaque communauté de ces picocyanobactéries occupait une niche écologique bien spécifique. La température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) de l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) ainsi que le niveau de concentration en fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...) et en phosphate (Un phosphate, en chimie inorganique, est un sel d'acide phosphorique résultant de l'attaque d'une base par de l'acide phosphorique.) sont apparus comme les principaux facteurs environnementaux impliqués dans la distribution de ces microorganismes. Alors que les représentants du genre Prochlorococcus sont retrouvés en grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de...) dans les régions océaniques chaudes et appauvries en éléments nutritifs, ceux du genre Synechococcus se révèlent globalement moins abondants. Ces derniers sont en revanche présents presque partout dans l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.) où ils forment un assemblage de populations très spécialisées. "Au niveau des îles Marquises, où l'on constate un enrichissement en fer inhabituellement élevé, les assemblages de Synechococcus que nous avons pu identifier présentent de grandes différences génétiques avec les communautés retrouvées dans les zones pauvres en fer typiques de cette région du Pacifique", illustre Laurence Garczarek. L'ensemble de ces résultats montre l'intérêt de prendre appui sur les picocyanobactéries pour améliorer les modèles de prédiction de la distribution du phytoplancton dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...) de changement climatique global. De par leur abondance, leur présence dans tous les océans et la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est opérationnel par la durée...) d'une centaine de souches dont le génome a d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de...) et déjà pu être séquencé, Prochlorococcus et Synechococcus constituent en effet des biomarqueurs particulièrement pertinents de l'impact des bouleversements qui s'annoncent.