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Portfolio

Bloom - des algues microscopiques à grande échelle

Laurent Palka
Maître de conférences,
Département d’Écologie et Gestion de la biodiversité,
Muséum national d’Histoire naturelle

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Bloom au large du Finistère en 2001. © Jacques Descloitres, Modis Rapid Response Team, Nasa/GSFC

Le 4 juin 2001 s’est produit, au large du Finistère, ce que l’on appelle un « bloom », un développement massif du phytoplancton visible depuis l’espace (voir photo ci-dessus). Le bloom, ou inflorescence, représenté ici par la masse d’un bleu laiteux, est un phénomène naturel qui se produit partout sur la planète. Grâce à l’énergie fournie par la photosynthèse, les algues unicellulaires microscopiques profitent des conditions favorables du moment pour se multiplier massivement et couvrir des kilomètres carrés d’océan, avant de disparaître. Dans le cas des coccolithophoridés, le phénomène est tout à fait particulier. Ces microorganismes sont des algues de quelques microns, le plus souvent recouvertes d’écailles en calcaire appelées « coccolithes », comme sur la photo.

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Un coccolithophoridé : Emiliania huxleyi (Lohmann) W.W.Hay et H.Mohler, 1967. © M. Carmichael/EPEP/SBRoscoff

Les algues recouvertes d’écailles possèdent 2n chromosomes, et composent la majorité des blooms de l’espèce Emiliania huxleyi. Mais il existe aussi des cellules sans écailles munies de deux flagelles, avec n chromosomes. En 2008, une équipe comprenant des chercheurs de la station marine de Roscoff (Bretagne) a montré que l’espèce est attaquée par des virus géants qui détruisent le bloom, mais tuent seulement les algues possédant des écailles. Celles sans écailles sont épargnées, parce que les virus ne les reconnaissent pas. Seules survivantes, elles se comportent alors comme des gamètes (cellules sexuelles) et fusionnent deux à deux, donnant naissance à des cellules à 2n chromosomes, qui se mettent alors à former des écailles. Ainsi le cycle reprend. Après l’attaque, d’énormes quantités de coccolithophoridés tués par les virus s’agglomèrent et tombent au fond de l’océan, emportant le carbone présent dans la calcite et dans la matière organique.

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Une diatomée ou « pompe à carbone » : Diploneis bomboides (A. Schmidt) Clève, 1894 © A. Couté et C. Perrette/MNHN/2004-2

Certaines algues microscopiques, comme la diatomée Diploneis bomboides, qui fabriquent un exosquelette en silice, participent au piégeage à grande échelle du CO2 atmosphérique par la photosynthèse. On parle de pompe biologique à carbone. Ce qui a fait naître l’idée qu’en favorisant la photosynthèse, notamment par l’apport massif de fer, élément indispensable mais rare au milieu des océans, on pourrait stimuler la formation des blooms, piéger de grandes quantités de CO2 atmosphérique et lutter ainsi contre l’effet de serre. Cependant, des expériences scientifiques menées par des expéditions en mer ont montré que cette fertilisation marine présente un grand danger vis-à-vis de l’écosystème marin. Un des dangers est de stimuler la formation de blooms de diatomées qui produisent des toxines. Les toxines s’accumulent dans les chaînes alimentaires et finissent par empoisonner les grands prédateurs. La stimulation des blooms par la fertilisation marine a été interdite par la Conférence des Nations unies sur la diversité biologique de Nagoya, au Japon, en 2010.

Regard du prof

Les algues comme tous les végétaux chlorophylliens incorporent le carbone du CO2 (dioxyde de carbone) dans leur propre matière organique en utilisant l’énergie lumineuse au cours de la photosynthèse.
Ce faisant, elles participent au cycle du carbone comme facteur de captation de celui-ci dans l’atmosphère.

Outre la photosynthèse, certaines algues microscopiques font de la biominéralisation. Autrement dit, elles fabriquent un exosquelette, en calcaire (CaCO3) comme les coccolithophoridés, ou en silice comme les diatomées. À leur mort, les exosquelettes tombent au fond des océans piégeant ainsi le carbone des exosquelettes et/ou de la matière organique.

Ce phénomène prend une grande ampleur lorsque les conditions environnementales deviennent favorables au développement (apport de minéraux suffisants...). Les algues microscopiques se multiplient alors à grande échelle, jusqu’à atteindre plusieurs millions de cellules par millilitre et former des nappes visibles depuis l’espace.

Des essais de « fertilisation » des océans par du fer ont été menés pour stimuler le développement des algues microscopiques et piéger davantage de CO2 atmosphérique dans le but de lutter contre l’effet de serre. Mais cette fertilisation est désormais interdite car elle provoquerait des perturbations des écosystèmes marins.

Ludovic Veau
Professeur de sciences de la vie et de la Terre