Une étude montre que l’acidification des océans modifie la chimie interne du phytoplancton

Une étude publiée dans Nature Geoscience a constaté que le dioxyde de carbone rejeté dans l’atmosphère modifie la chimie interne du phytoplancton, ces organismes photosynthétiques microscopiques qui constituent la base des réseaux trophiques marins et produisent environ la moitié de l’oxygène sur Terre. Une équipe dirigée par l’Institut de recherche halieutique de la mer Jaune et l’Institut de technologie de Harbin, en Chine, a cultivé en laboratoire une espèce de diatomée appelée Thalassiosira pseudonana. Selon Phys.org, les chercheurs ont exposé les diatomées à une forte concentration de dioxyde de carbone et à une faible teneur en phosphate afin de voir comment elles réagiraient.

L’équipe a cultivé les diatomées pendant 880 jours, soit plus de 1 000 générations, et les a testées dans quatre configurations : un groupe témoin reproduisant les conditions océaniques actuelles, un environnement à faible teneur en phosphate, un environnement à forte concentration de dioxyde de carbone, et un environnement combiné à la fois à forte concentration de dioxyde de carbone et à faible teneur en phosphate. L’équipe a suivi les cellules tout au long de l’expérience, en profilant les changements de croissance, d’expression génique et de chimie interne. Pour déterminer si des changements étaient hérités ou constituaient des réactions temporaires au stress, elle a replacé à des niveaux normaux de dioxyde de carbone des diatomées qui avaient évolué sous une forte concentration de dioxyde de carbone après 1 000 générations.

Lorsque les niveaux de dioxyde de carbone étaient élevés, les diatomées se développaient plus vite et maintenaient des taux de photosynthèse plus élevés, même lorsqu’elles étaient replacées à des niveaux normaux de dioxyde de carbone, ce qui, selon les auteurs de l’étude, suggère que les changements étaient devenus héréditaires plutôt que des réponses temporaires à leur environnement. Dans des conditions de faible teneur en phosphore, les diatomées exposées à des niveaux élevés de dioxyde de carbone contenaient, au fil du temps, environ 26 % de phosphore organique en moins par rapport au carbone. Cette baisse de la teneur en phosphore s’est inversée lorsque les niveaux de dioxyde de carbone ont changé, ce qui signifie que l’allocation interne du phosphore reste flexible plutôt que définitivement fixée.

Pour y faire face, les cellules ont vidé leurs réserves de phosphore de secours et sont passées à des lipides membranaires sans phosphore, ce qui leur a permis de continuer à croître avec un budget en phosphore plus réduit. « En conséquence, l’accumulation de carbone se découple progressivement du stockage du phosphore », ont écrit les scientifiques.

Les chercheurs ont également comparé leurs résultats à des échantillons de plancton sauvage et à des expériences menées avec des communautés naturelles de plancton côtier, analysé des données mondiales d’expression génique et utilisé des modèles du système Terre pour prévoir les changements mondiaux jusqu’en 2100. Les communautés naturelles de plancton côtier ont reflété les résultats de laboratoire, en particulier là où le phosphate était rare. Toutefois, les chercheurs ont noté que « la direction des changements liés à l’OA [acidification des océans] dans le métabolisme du P est peu susceptible d’être universelle d’un taxon à l’autre ».

Les résultats suggèrent qu’à mesure que les océans deviennent plus acides, le phytoplancton pourrait continuer à croître tout en utilisant moins de phosphore, ce qui pourrait modifier l’équilibre des nutriments dans les écosystèmes marins. Phys.org a rapporté que ce que ces changements signifieront exactement pour la vie marine reste incertain.