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Le mystère de l'oxydation du méthane dans l'océan est percé

Le méthane, dont les océans regorgent, est un puissant gaz à effet de serre. Pourtant il n’y a presque pas d’échange du gaz entre l’océan et l’atmosphère. Il semblerait que l’on doive cela à un seul et unique type de micro-organisme, un membre de l’ancien royaume des archées... 

L'océan est un puits de carbone. Il était admis jusqu'à il y a peu que les océans ne pouvaient absorber que 30 % du dioxyde de carbone émis en excès dans l'atmosphère, mais de récents travaux suggèrent qu'il pourrait en fin de compte en absorber plus de 50 %. © Les humeurs de l'océan, Pour La Science L'océan est un puits de carbone. Il était admis jusqu'à il y a peu que les océans ne pouvaient absorber que 30 % du dioxyde de carbone émis en excès dans l'atmosphère, mais de récents travaux suggèrent qu'il pourrait en fin de compte en absorber plus de 50 %. © Les humeurs de l'océan, Pour La Science

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Comme devant une marmite sur le feu, la communauté scientifique s’inquiète de la possibilité d’un débordement dans l'atmosphère du méthane stocké dans les océans. Les fonds océaniques regorgent de méthane, l’un des plus puissants gaz à effet de serre. S’il n’est pas relâché dans l’atmosphère, c’est parce qu’il est consommé en profondeur dans les océans. Plus précisément, c’est le processus d’oxydation anaérobique du méthane couplé à la respiration du sulfate (AOM) qui inhibe le largage du méthane de l’océan vers l’atmosphère. 

Ce processus est connu depuis longtemps. Cependant, jusqu’à présent, les biologistes pensaient que deux micro-organismes effectuaient différentes étapes de la transformation. Une archéemicro-organisme unicellulaire, oxyde d'abord le méthane et produit du sulfate, lequel est ensuite respiré par une bactérie. Le mystère reposait alors sur la façon dont les deux organismes agissent. Mais une équipe germano-autrichienne dirigée par le Max Planck Intitute a récemment ébranlé cette théorie. 

L’équipe du chercheur Marcel Kuypers a révélé les mystères des processus de réaction. Cette étude, dont les résultats ont été publiés dans le magazine Nature, montre que l’archée n’oxyde pas uniquement le méthane. Ce micro-organisme fait en fin de compte tout le travail : il oxyde le gaz à effet de serre et respire le sulfate. L’archée n’utiliserait pas les outils enzymatiques communs qu'emploient d’autres micro-organismes respirateurs de sulfate. Il ferait appel à un moyen encore inconnu.

Dans le modèle présenté par l'équipe du Max Planck Institute, l'oxydation du méthane et la respiration du soufre élémentaire sont réalisées par l'archée méthanotrophique (ANME). La bactérie (DSS) fermente le soufre produit par l'archée. © Jana Milucka, MPI f. Marine Microbiology
Dans le modèle présenté par l'équipe du Max Planck Institute, l'oxydation du méthane et la respiration du soufre élémentaire sont réalisées par l'archée méthanotrophique (ANME). La bactérie (DSS) fermente le soufre produit par l'archée. © Jana Milucka, MPI f. Marine Microbiology

Si elle ne respire pas le sulfate : que fait donc la bactérie ?  

Ces résultats ont été obtenus à partir de l’observation suivante : le soufre est formé et accumulé dans l’archée oxydative. Marcel Kuypers explique : « En utilisant des techniques chromatographiques et spectroscopiques, nous avons trouvé d’étonnantes fortes concentrations de soufre dans nos cultures. Les techniques unicellulaires ont montré que l’archée qui dégrade le méthane avait une concentration de soufre bien plus élevée que la bactérie. Nos expériences montrent que ce soufre est formé lors de la réaction de respiration du sulfate ».

Cette découverte soulève une nouvelle interrogation : si cette archée fait tout le travail, alors quel est le rôle de la bactérie ? D’après la première auteure de l’article, Jana Milucka, les bactéries ne sont que des opportunistes, elles se développent à partir du soufre élémentaire produit par l’archée. « Cette bactérie grandit en cassant le soufre élémentaire en sulfate et sulfure d’hydrogène. C’est une forme de fermentation, comme le processus de production de l’alcool. »

Le mystère de l’oxydation du méthane est à présent percé. De plus, jusqu’à présent la communauté scientifique ne parvenait pas à expliquer la présence de soufre élémentaire dans les sédiments non oxygénés. Ces résultats donnent de nouveaux éléments de compréhension du cycle du carbone et du soufre dans les océans.


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