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En direct des laboratoires

 

19 janvier 2018

La conversion rapide des bois coulés en source d’énergie chimiosynthétique

 

Dans les profondeurs marines, les bactéries transforment en quelques semaines seulement le bois en une nourriture abondante, via la chimiosynthèse. Grâce à  un dispositif expérimental unique déployé à 500 mètres de profondeur, les chercheurs du LECOB ont révélé que les microorganismes pionniers utilisent le soufre comme vecteur d’énergie pour restituer à la surface du bois les ressources piégées dans la matrice ligneuse, avant que les bivalves foreurs ne propagent ce processus au coeur du bois.

 

Image enregistrée par le dispositif autonome couplant une caméra GoPro et un éclairage LED montrant le biofilm de soufre à la surface du bois 66 jours après immersion. Crédit : LECOB - Chaire 'Biodiversité, Environnement marin extrême et changement global'

 

Les écosystèmes marins de grandes profondeurs font l’objet d'une attention croissante autant pour les services qu’ils assurent que pour la nécessité de protéger leur biodiversité. Mieux comprendre leur fonctionnement est devenu un enjeu crucial alors que les connaissances fondamentales manquent pour anticiper les réponses de ce large biome aux impacts du changement global.

 

En réponse à des apports de nourriture localisés et sporadiques, les communautés microbiennes et animales profondes possèdent une remarquable capacité à exploiter des voies alternatives de transfert d’énergie en l’absence de photosynthèse. Les débris de bois au fond de l'océan abritent ainsi des communautés florissantes, dont certains invertébrés prospérant dans des habitats riches en sulfures et apparentés à ceux des sources hydrothermales et de méthane sur les fonds océaniques.

 

Au tournant des années 2000, l’étude de ces lignées profondes a révélé que le bois ainsi transporté en profondeur à la propriété de soutenir une production nouvelle basée sur la chimiosynthèse. Cette faune se développe en symbiose avec des partenaires microbiens qui tirent leur énergie de l’oxydation du sulfure pour former les composés organiques nécessaires à leur croissance. La dynamique de transfert d’énergie et de carbone à partir de débris végétaux, considérés comme peu dégradables sauf pour les bivalves capables de les digérer, reste à ce jour mal définie en raison du caractère éphémère de ces débris et des limites de l'expérimentation en profondeur.

 

Les premières étapes de colonisation avaient jusqu’à présent échappé aux expérimentations précédentes dont l’échantillonnage intervenait après un an ou plus. Ces premières étapes ont pu être suivies à l’aide d’un dispositif autonome et miniaturisé conçu au LECOB et intégré à une plateforme expérimentale unique. Des capteurs électrochimiques et une caméra combinés à un dispositif d’enregistrement time-lapse a permis de mesurer la teneur en sulfure in situ en continu pendant 3 mois tout en suivant le processus de colonisation de bois immergés à 520 m de profondeur.

 

L’article publié dans Scientific Report révèle que les débris de bois immergés se transforment en substrats riches en sulfure en moins de 3 semaines et que la chimiosynthèse fournit la première impulsion énergétique aux espèces colonisant ces bois. Cette production de sulfure, dont l’oxydation soutient la formation de tapis microbiens à la surface du bois, est avant tout le produit de la dégradation microbienne des composés labiles du bois. Ces résultats confirment les études récentes en aquarium montrant la transformation du substrat réfractaire en production chimiosynthétique labile exploitable par des organismes non-spécialisés.

 

L’étude révèle également que les bivalves foreurs qui étaient considérés jusqu’à présent comme les initiateurs de cette transformation ne sont pas à l’origine de la production de sulfure mais qu’il en favorisent l’utilisation en permettant la pénétration de composés oxydants à l’intérieur du bois. Jamais observée en milieu naturel, cette séquence apporte une nouvelle illustration du rôle majeur des interactions mutualistes entre invertébrés marins et microorganismes en réponse à la raréfaction des sources d’énergies en grande profondeur.

 

Les débris de bois transportés vers l'océan par les tempêtes, les inondations ou les tsunamis devraient augmenter dans le contexte du changement climatique, et justifient de mieux évaluer l’impact écologique de ces apports de carbone photosynthétique d’origine terrestre dans les habitats oligotrophes des grands fonds. Ces travaux soulignent également l’importance des observations dédiées à la dynamique des écosystèmes profonds et à leur rôle fonctionnel qui font encore largement défaut.

 

 

Schéma illustrant les étapes successives du transfert d'énergie par chimiosynthèse à partir du bois immergé sur une période de trois mois et le rôle des bivalves foreurs. Crédit : Kalenitchenko et al. 2018, Scientific Report SREP-17-36061A

Référence :

Kalenitchenko, D., Péru, E., Contreira Pereira, L., Petetin, C., Galand, P.E., Le Bris, N., 2018. The early conversion of deep-sea wood falls into chemosynthetic hotspots revealed by in situ monitoring. Scientific Reports 8.

 

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Contact chercheuse :

Nadine LE BRIS - Laboratoire d'Ecogéochimie des Environnements Benthiques - LECOB (CNRS / Sorbonne Université) - lebris@obs-banyuls.fr

 

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