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La bactérie Alteromonas, clé du cycle du carbone des océans ?

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Les scientifiques pensaient que la décomposition du carbone organique dissous dans les océans était possible grâce à la complémentarité des espèces microbiennes. Pas forcément. Une seule bactérie, du genre Alteromonas, est capable de digérer le carbone sous toutes ses formes organiques, et contribue ainsi grandement à son cycle dans les océans, en libérant une partie sous forme de CO2 et en stockant le reste pour les autres maillons de la chaîne alimentaire.

Le lien entre hydrosphère et atmosphère est étroit, et c’est à l’interface des océans et de l’air que s’échangent d’abondantes quantités de gaz, notamment de dioxyde de carbone. Ces quantités dépendent notamment des écosystèmes marins, eux-mêmes liés à l’activité d’une bactérie, Alteromonas. © PublicDomainPictures, pixabay.com, DP

Océans et atmosphère sont en communication permanente. Chaque année par exemple, ils échangent des dizaines de milliards de tonnes de dioxyde de carbone. Ces flux dépendent entre autres fortement du cycle du carbone sous-marin, résultant aussi du fonctionnement des écosystèmes, qui le transforment, le stockent et le rejettent.

D'abord, le phytoplancton l'utilise pour vivre et se multiplier. Lors de ces processus, une partie du gaz carbonique capté est métabolisé et utilisé pour former des molécules carbonées organiques, dont une fraction est relâchée dans l'océan. Sous cette forme, ces composés sont inutilisables pour de nombreux organismes, mais pas pour des bactéries spécialisées qui les exploitent et les recyclent. Ils sont utilisés pour élaborer de nouvelles molécules utiles aux maillons supérieurs de la chaîne alimentaire ou pour respirer, finissant alors transformés puis rejetés sous forme de CO2.

Ce processus joue donc un rôle dans la façon dont le carbone est stocké dans les océans. Mais les mécanismes qui se déroulent à l'échelle microscopique ainsi que la contribution précise de chacun des acteurs demeurent néanmoins très mal connus. Une lacune qu'une équipe de l'Institut d’océanographie Scripps a voulu combler en étudiant une bactérie fréquemment rencontrée dans les océans, Alteromonas sp. Quelle ne fut pas leur surprise quand ils ont découvert à quel point elle jouait un rôle fondamental !

Ce schéma fait état des échanges de CO2 entre l’atmosphère et les océans. Le bilan carboné est stable. Les chiffres sont exprimés en milliards de tonnes de carbone par an. © US Department of Energy Genomic Science program, DP

Alteromonas, la bactérie qui touche à tout

Byron Pedler, Lihini Aluwihare et Farooq Azam collaborent depuis plusieurs années afin de créer un système capable de mesurer précisément la consommation de carbone pour chaque espèce de micro-organismes, tout en évitant les contaminations. Un défi de taille non seulement parce qu'il est impossible d'observer les processus à l'œil nu, mais aussi car il y a un vaste panel de molécules différentes. D'ordinaire, on pensait que face à une telle diversité, les bactéries s'étaient adaptées et ciblaient préférentiellement quelques composés, laissant le reste aux autres, spécialisées dans différentes molécules. Si bien que la communauté microbienne dans son entier devenait capable d'exploiter l'ensemble des ressources carbonées.

D'après leur étude publiée dans les PnasAlteromonas fait aussi bien que tout ce beau monde toute seule et digère l'intégralité des formes carbonées. Une découverte inattendue qui pourrait s'avérer lourde de conséquences. En effet, les scientifiques vont désormais regarder son génome afin de voir d'où lui vient cette extraordinaire aptitude. En parallèle, ils testeront aussi les capacités de consommation des molécules carbonées organiques par les autres espèces de bactéries.

Avec de tels résultats et surtout avec un tel organisme modèle, il devient possible de mieux prédire les effets du réchauffement climatique et de l'acidification des océans sur les écosystèmes marins et le cycle du carbone. La réalité est certes plus complexe, et repose sur des interactions microbiennes, mais progressivement, les scientifiques pourront avoir une idée plus claire des dangers et des enjeux qui pèsent sur les océans, mais aussi sur la planète tout entière.