Du vert à l'orange, d'où provient la diversité de couleurs des "algues bleues" ?

Publié par Adrien le 10/11/2020 à 09:00
Source: CNRS
Surnommées "algues bleues", les cyanobactéries peuvent en réalité adopter des couleurs allant du vert à l'orange en passant par le rose, en fonction du pigment photosynthétique qui domine dans les cellules d'une espèce donnée. Les cyanobactéries ne capturent donc pas toutes la 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...) de la même manière: Prochlorococcus, par exemple, la cyanobactérie la plus abondante de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des courants marins....), absorbe préférentiellement les longueurs d'ondes violettes et bleues alors que sa cousine Synechococcus peut capturer le bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte plus sombre comme le bleu...), le vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur cette...) ou bien les deux, selon son type pigmentaire. Comment expliquer cette grande diversité des pigments de cyanobactéries ?


Flacons de culture montrant les différents types pigmentaires de la cyanobactérie marine Synechococcus.
© L. Garczarek

Une équipe de 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...) internationale impliquant des 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.) (CNRS/Sorbonne Université) vient de démontrer la pertinence d'une piste déjà suspectée par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent. L'intuition du...): les vibrations des molécules d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.).En effet, les scientifiquesont montré que les liaisons entre les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué d'un...) dans les molécules d'eau sont sujettes à des vibrations qui absorbent certaines longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) de la lumière et délimitent ainsi des "niches spectrales", c'est-à-dire des plages de longueurs d'ondes utilisables par les organismes photosynthétiques.

Un nouveau modèle mathématique (Un modèle mathématique est une traduction de la réalité pour pouvoir lui appliquer les outils, les techniques et les théories mathématiques, puis généralement, en sens inverse, la traduction des résultats mathématiques obtenus en...), combiné à des mesures satellite (Satellite peut faire référence à :), a confirmé que ces vibrations divisent les spectres de la lumière en cinq niches: violette, bleue, verte, orange et rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Les échantillons de l'expédition Tara Oceans ont aussi permis de démontrer que les différents types pigmentaires de cyanobactéries se répartissent bien en fonction de ces niches: la cyanobactérie Prochlorococcus domine dans les grands vortex océaniques alors que Synechococcus prédominent dans les eaux côtières.


Spectres d'absorption des différents types pigmentaires de cyanobactéries. Les pics d'absorption se situent dans différentes "niches spectrales" (violette, bleue, verte, orange ou rouge) et évitent les "harmoniques" (lignes pointillées) créées par les vibrations des molécules d'eau.
© J. Huisman

Ces résultats publiés dans Nature Ecology and Evolution le 9 novembre 2020 pourraient améliorer les prévisions de l'évolution des écosystèmes aquatiques 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 traditionnellement de l'analyse...) du changement climatique global.

Bibliographie:
Vibrational modes of water predict spectral niches for photosynthesis in lakes and oceans. Holtrop T, Huisman J, Stomp M, Biersteker L, Aerts J, Grébert T, Partensky F, Garczarek L & Van der Woerd HJ. Nature Ecology and Evolution, le 9 novembre 2020. DOI:10.1038/s41559-020-01330-x.
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