Les récifs coralliens ont une influence sur la vie microbienne – études israéliennes

Les chercheurs estiment que le dérèglement climatique et ses effets sur les récifs coralliens, partout dans le monde, rendent d’autant plus crucial de rassembler des connaissances sur le cycle quotidien de ces microbes pour en faire un instrument de surveillance de la santé des récifs.

« Nous avons découvert une diversité fascinante et absolument unique en son genre, sans oublier des modes de fonctionnement quotidiens remarquables, sans doute essentiels au bien-être et au fonctionnement de ces écosystèmes coralliens », explique au Times of Israel depuis son bureau d’Eilat le Dr Miguel J. Frada, microbiologiste au département d’écologie, de l’évolution et des comportements de l’Université hébraïque de Jérusalem et de l’Institut inter-universitaire des sciences marines d’Eilat.

« Cela ouvre des perspectives sur une meilleure compréhension de la physiologie et de l’écologie des récifs coralliens », ajoute-t-il.

« Les microbes réagissent fortement aux variations de leurs conditions environnementales, ce qui a une influence sur la santé des coraux et des autres êtres vivant qui peuplent ces récifs », complète Frada.

Au quotidien, des changements d’habitudes pourraient être le signe précoce d’un stress induit par la pollution, le réchauffement des océans ou encore le blanchissement des coraux.

Cette étude, récemment publiée dans la revue scientifique Science Advances, est l’œuvre du Dr Herdís G. R. Steinsdóttir, chercheur post-doctorant, qui travaille sous la direction de Frada, et du Dr Derya Akkaynak, lui aussi membre de l’Institut inter-universitaire et de l’Université de Haïfa.

Les récifs coralliens, des hauts-lieux de la diversité

Les récifs coralliens se trouvent généralement dans les eaux chaudes, un peu partout sur le globe, rappelle Frada, qui est lui-même originaire du Portugal mais vit à Eilat depuis 2015.

« Les récifs coralliens sont des hauts-lieux de la diversité », explique-t-il.

« On en trouve dans les Caraïbes, en Asie de l’Est, en Australie, à Eilat. »

Il souligne que son bureau se trouve à 10 mètres d’un récif corallien, dans le nord du golfe d’Aqaba, en mer Rouge.

« Il est on ne peut plus logique d’étudier ces magnifiques récifs coralliens », poursuit-il.

Ce que les scientifiques savent des coraux, « ou l’essentiel de ce que nous savons sur les coraux », explique Frada, « nous vient des études sur les coraux eux-mêmes et sur les grands organismes comme les poissons, les éponges ou les micro-organismes qui peuplent ces coraux, sans oublier les minuscules algues dont ils se nourrissent et qui leur permettent de grandir. »

« On sait, en revanche, beaucoup moins de choses sur les micro-organismes qui vivent autour des coraux et interagissant avec eux », poursuit-il.

Comprendre les communautés microbiennes

Les microbes jouent un rôle clé dans la circulation de l’énergie et des nutriments dans l’océan, affirment les chercheurs. Ils constituent la base du réseau alimentaire et ont une influence sur tout, de la qualité de l’eau à la santé des organismes de plus grande taille.

Si l’on considère que les récifs coralliens ont un effet sur les communautés microbiennes au quotidien, alors les changements que connaissent ces récifs pourraient rapidement affecter l’ensemble des écosystèmes environnants.

En révélant la vie quotidienne des microbes qui se trouvent au contact des récifs coralliens, cette étude ajoute une dimension à notre compréhension de l’un des écosystèmes les plus importants et complexes des océans.

Frada explique ce qui l’a amené à étudier les microbes dans les récifs coralliens, qui s’apparente aux motifs pour lesquels les scientifiques étudient les micro-organismes du corps humain.

« Nous savons maintenant que les micro-organismes sont très importants pour notre santé, notre fonctionnement physiologique, et qu’ils ont une certaine influence sur notre comportement », ajoute Frada. « Mon étude s’est justement penchée sur la diversité microbienne des coraux. Ce qui nous a permis de comprendre en quoi elle était si importante. »

Étudier l’ADN des microbes

Contrairement à d’autres études, les scientifiques ont pris le parti d’examiner non seulement les bactéries mais aussi la diversité d’autres formes de vie normalement observables au microscope, telles que les eucaryotes, ces organismes unicellulaires dont les cellules possèdent un noyau.

Pour ce faire, les chercheurs ont prélevé des échantillons d’eau à proximité des coraux toutes les six heures pendant trois jours d’affilée, été comme hiver.

« C’est une fréquence d’analyse assez élevée », souligne Frada.

Grâce au séquençage génétique, les chercheurs ont pu lire l’ADN des microbes, examiner les organismes présents et les dénombrer.

Ils ont également utilisé la cytométrie de flux, une méthode consistant à envoyer de minuscules cellules, une par une, devant un faisceau laser, de façon à dénombrer les types de microbes présents dans l’eau, ainsi que des technologies d’imagerie – notamment des microscopes spéciaux et des caméras – qui leur ont permis de voir les microbes et de suivre leur évolution dans le temps.

Ils ont par ailleurs mesuré les éléments chimiques présents dans l’eau, à commencer par les nutriments et les gaz, afin de comprendre en quoi les microbes affectaient et réagissaient à la fois à leur environnement.

Ces outils ont permis aux chercheurs d’examiner en détail de quelle manière la vie microbienne autour des récifs coralliens évoluait d’heure en heure.

Les eaux des récifs contiennent nettement moins de bactéries et de micro-algues que les eaux libres voisines, expliquent les chercheurs, ce qui laisse penser que les organismes qui peuplent les récifs les éliminent, que ce soit en les mangeant ou en utilisant d’autres procédés naturels.

Fringales nocturnes

En revanche, la population des microscopiques prédateurs des bactéries – les protistes hétérotrophes – augmente fortement la nuit, parfois jusqu’à 80 %.

Ces pics nocturnes suggèrent que la prédation microbienne joue un rôle majeur dans la formation des populations invisibles autour des récifs. À la tombée de la nuit, les prédateurs s’activent et mangent les bactéries, ce qui modifie l’équilibre de la vie microbienne dans l’eau.

« Nous avons constaté que le récif ne vivait pas passivement entouré de microbes »,explique Frada. « Il participe activement au cycle de vie microbien en temps réel, via des procédés quotidiens qui se répètent au fil des saisons et ont un effet sur la circulation de l’énergie et des nutriments au sein de cet écosystème. »

Frada signale une autre découverte surprenante, concernant un groupe d’algues microscopiques appelées Symbiodiniaceae. Ces organismes vivent à l’intérieur des coraux et leur fournissent de l’énergie grâce à la photosynthèse, ce qui contribue au développement des récifs coralliens.

Des traces génétiques de Symbiodiniaceae ont été trouvées dans les eaux proches des récifs, avec un pic de concentration aux alentours de midi. Cette hausse en milieu de journée suggère que ces microbes sont libérés par les coraux ou s’activent pendant la journée, peut-être sous l’effet de la lumière du soleil et du métabolisme des coraux.

La lumière joue un rôle clé dans la photosynthèse, et les coraux ainsi que leurs algues symbiotiques sont étroitement liés au cycle solaire.

« Au quotidien, ces fluctuations microbiennes étaient aussi fortes, sinon plus que les fluctuations saisonnières », affirme Steinsdóttir. « Ce qui prouve que l’heure de la journée est un facteur important lors de l’étude des communautés microbiennes associées aux récifs. »

Cela implique que les scientifiques ne peuvent pas totalement comprendre les écosystèmes des récifs en prélevant des échantillons une seule fois par jour.

Ce qui se passe le matin peut être très différent de ce qui se passe la nuit.

« Nous pensons que les microbes interagissent avec le corail, qu’ils peuvent notamment leur servir d’aliments, mais qu’ils peuvent aussi l’aider à recycler les sous-produits de son métabolisme », conclut Frada.

« Ces sucres sont consommés par des micro-organismes qui les recyclent et les utilisent de diverses manières. »