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Portfolio

Oasis de vie dans les abysses

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Représentation d’une source hydrothermale (par Pascal Le Roc’h, MNHN) © Le Roc’h P., 2013
Les sources hydrothermales sont colonisées par des êtres vivants malgré l’hostilité du milieu environnant : chaud (350 °C), riche en hydrogène sulfuré (H2S, une molécule toxique), pauvre en oxygène (O2) et dépourvu de lumière. Les chaînes alimentaires ne peuvent reposer sur l’utilisation de l’énergie lumineuse. Il n’y a donc pas de végétaux. En revanche, des bactéries captent l’énergie chimique issue de l’oxydation des composés tels que les sulfures et permettent la transformation de la matière minérale en matière organique utilisable par les animaux endémiques.

Au niveau des sources hydrothermales, l’absence de lumière interdit toute photosynthèse. Ce milieu inhospitalier, pauvre en oxygène, chaud et riche en composés chimiques toxiques, est occupé seulement par des animaux et des unicellulaires. Les animaux se répartissent en zones concentriques autour de cheminées, hautes parfois de 15 m. La plupart des animaux vivent en association avec des bactéries autotrophes, présentes soit à l’extérieur de leurs tissus (ectosymbiose), soit à l’intérieur (endosymbiose). Ces bactéries utilisent l’énergie d’oxydation de composés chimiques (tels que les sulfures) pour synthétiser des molécules organiques à partir du CO2 présent dans l’eau. Ainsi, Rimicaris exoculata, que l’on rencontre uniquement sur la dorsale atlantique, est une crevette très abondante sur la paroi des cheminées, au point de former de véritables essaims. Cette crevette héberge dans sa cavité branchiale ou céphalothoracique, des bactéries épibiontes, dont elle tire sa nourriture, et qui lui apportent des petites molécules organiques diffusant à travers sa cuticule. Riftia, ver tubicole présent uniquement sur la dorsale pacifique, est un autre exemple extraordinaire d’adaptation : l’hémoglobine du ver permet le transport non seulement de l’oxygène, mais aussi de l’hydrogène sulfuré, contournant ainsi sa toxicité pour l’animal et permettant son transfert aux bactéries.


Valérie Oliveira
Professeure
Sciences de la vie et de la Terre

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Essaim de crevettes aveugles (Rimicaris exoculata), de 5 cm de long, entassées par centaines les unes sur les autres. © Ifremer-Victor/Exomar 2005

Les premières sources hydrothermales ont été découvertes en 1977, au cours d’une
plongée du sous-marin américain Alvin à plus de 2 500 m de profondeur au large des
Galapagos, sur la dorsale océanique du Pacifique Est. Les scientifiques ont découvert de véritables écosystèmes, totalement inattendus et foisonnant de vie, alors que les grands fonds marins étaient considérés jusque-là comme des déserts biologiques. On a trouvé par la suite des sources hydrothermales dans tous les océans. Quel que soit l’endroit, une source hydrothermale se compose de cheminées mesurant jusqu’à 15 m de hauteur, appelées aussi « fumeurs », qui rejettent un panache noir et épais. Dans l’obscurité totale, sous une pression de plusieurs centaines de bars, en présence de composés toxiques comme l’hydrogène sulfuré et les métaux lourds, et une température passant de 350 °C, au cœur de la cheminée, à 2 °C, à quelques mètres de distance, vit une faune luxuriante.

À ce jour, 600 espèces ont été décrites sur la centaine de sites hydrothermaux explorés. Bien que les conditions ambiantes soient relativement proches dans les différents sites, la biodiversité change entre le Pacifique et l’Atlantique. Le dessin présenté sur la double page précédente illustre la répartition de la faune autour des sources hydrothermales atlantiques. Des anémones se trouvent à la périphérie de la cheminée, puis à mesure qu’on se rapproche du panache noir, apparaissent différentes espèces de moules, des poissons, des crabes, et surtout des essaims de crevettes aveugles (Rimicaris exoculata). Des centaines de crevettes de 5 cm de long, entassées les unes sur les autres, qui abritent dans leur cavité branchiale des bactéries capables d’utiliser les sulfures, le fer, le méthane ou encore l’hydrogène pour fabriquer de la matière organique. Ces bactéries constituent un véritable « garde-manger » pour les crevettes. Les transferts nutritionnels entre les crevettes et les bactéries sont restés longtemps une énigme. Grâce à des incubations en aquarium pressurisé à 230 bars pour reconstituer les conditions des abysses (l’équivalent de 2 300 m de profondeur), et en présence de marqueurs radioactifs, des chercheurs de l’université Pierre-et-Marie-Curie ont pu suivre l’incorporation de carbone par les bactéries et son passage dans les tissus de la crevette. Cette étude publiée en 2013 montre qu’un transfert important de petites molécules organiques dissoutes a lieu depuis les bactéries à travers le tégument, et non via le tube digestif, pourtant fonctionnel.

Dr. Magali Zbinden
Maître de conférences, université Pierre-et-Marie-Curie, Paris-VI
Équipe Adaptations aux milieux extrêmes
UMR 7138 Systématique, Adaptation, Évolution

Place dans les programmes

Sciences de la vie et de la Terre
Cycle III

SCIENCES EXPÉRIMENTALES ET TECHNOLOGIQUES

  • CM1-CM2 : unité et diversité du monde vivant : présentation de la biodiversité ; présentation de la classification du vivant ; les êtres vivants dans leur environnement.

Collège

  • 6e : caractéristiques de l’environnement proche et répartition des êtres vivants ; diversité, parentés et unité des êtres vivants.

Lycée

  • Seconde : la Terre dans l’univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée. Sous-partie : la biodiversité, résultat et étape de l’évolution. La biodiversité est à la fois la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité génétique au sein des espèces.
  • Première S : sujet de TPE.
  • Terminale S : de la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité.