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Quand les bactéries font pleuvoir

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Emportés par le vent, des micro-organismes peuplent l'atmosphère. A l'intérieur des nuages, ils se comportent comme des noyaux de nucléation, qui facilitent la formation de gouttes d'eau ou de cristaux de glace. Cette action, déjà soupçonnée, semble d'une ampleur bien plus grande que ce que l'on imaginait.

Pierre Amato, de l'université Blaise Pascal (Clermont-Ferrand), qui travaille avec Brent Christner. © Christner Research Group

Des êtres vivants sont capables de faire tomber la pluie, la neige ou la grêle. Voilà ce que vient de vérifier une équipe américaine menée par Brent Christner, en collaboration avec Cindy Moris, de l'Unité de pathologie végétale de l'Inra d'Avignon.

En soi, la découverte n'est pas une surprise. On sait depuis longtemps que de minuscules particules atmosphériques jouent un grand rôle dans la formation des précipitations. Si l'on descend progressivement la température de l'eau pure, elle peut rester à l'état liquide jusqu'à au moins -35° C, à l'état dit surfondu. Cet état est instable et il suffit d'un choc pour provoquer la glaciation immédiate. Les pilotes d'avions le savent bien, qui voient parfois l'appareil entier se couvrir de givre en quelques secondes pendant la traversée d'un nuage d'eau surfondue. Des petites particules, qui peuvent être des poussières, réduisent considérablement cette surfusion. L'eau touchant ces particules gèle à leur surface, formant une couche de glace qui facilite la fixation d'autres molécules d'eau, en un effet boule de neige qui porte bien son nom. Ces germes de précipitations sont appelés des noyaux de nucléation.

Des bactéries dans la neige

Brent Christner et son équipe de la Louisiana State University sont partis en montagne, comme ils en ont l'habitude, en spécialistes qu'ils sont de la glaciologie : leur laboratoire a pour nom Microbiology of Permanently Cold and Frozen Environments. Plusieurs équipes ont collaboré à ce projet pour effectuer des prélèvements aux Etats-Unis (dans le Montana) et dans l'Antarctique. En France, l'équipe de Cindy Moris a fait de même dans les Alpes.

Les chercheurs ont collecté des échantillons de neige en moyenne et haute altitudes et en ont extrait les plus petites particules. L'expérience consistait ensuite à vérifier comment elles faisaient office de noyau de nucléation (dans de l'eau pure). Leur effet dépend de leur quantité, qui variait dans les échantillons entre 4 et 120 par litre. Les biologistes en ont ensuite analysé la nature. L'idée qu'il puisse y avoir parmi ces particules des micro-organismes, virus, bactéries ou algues unicellulaires n'est pas nouvelle. Que ces êtres vivants puissent avoir un effet notable sur la météo, l'hypothèse est plus récente.

Mais apparemment les scientifiques ne s'attendaient pas à une telle proportion : parmi les particules trouvées dans la neige et jouant le rôle de noyau de nucléation, la quantité d'organismes vivants varie selon les endroits entre 69 et 100 % ! Dans les échantillons analysés, c'est en Antarctique que cette proportion est la plus faible tandis qu'elle est la plus forte dans les Alpes. Pour l'essentiel, il s'agit de bactéries.

La première conclusion de l'article, paru dans Science, est que les bactéries jouent un rôle important dans l'intensité ou la répartition des précipitations. Leur effet, semble-t-il, est de les augmenter surtout quand la température n'est pas trop basse (si elle est très faible, les précipitations auront alors lieu facilement, sans nécessiter une grande densité de noyaux de nucléation). « Il est surprenant de réaliser que les catalyseurs parmi les plus importants sont restés largement ignorés » commente Brent Christner.

Brent Christner dans son bureau. © Christner Research Group

La pluie, un ascenseur à bactéries ?

La seconde conclusion est que les micro-organismes ont peut-être là un moyen pour regagner le plancher des vaches. Une technique d'atterrissage en somme. Mais la ruse pourrait être plus subtile encore. Les biologistes ont en effet observé une particularité curieuse : parmi les bactéries glaciogènes, la plupart sont connues pour être des parasites de plantes. La question reste ouverte. Elles pourraient tirer avantage de leur capacité à former de la glace pour faire exploser les cellules végétales. C'est ce qu'avance dans le magazine en ligne de la revue Nature, Tim Lenton, un spécialiste du système terrestre (Earth System Analysis) et qui a travaillé sur l'hypothèse Gaia, énoncée par James Lovelock et selon laquelle les écosystèmes terrestres influent sur le climat.

Quoi qu'il en soit, voilà donc les météorologistes contraints de s'intéresser aux êtres vivants... Devront-ils intégrer les écosystèmes bactériens dans leurs modèles ?

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