Les coraux ont un « côté végétarien » qui les maintient en vie dans les zones pauvres en nutriments

Charles Darwin, lors de son voyage monumental sur le HMS Beagle, a été profondément intrigué par le mystère de la façon dont les récifs coralliens prospéraient dans les zones océaniques pauvres en nutriments. Cette énigme scientifique, connue sous le nom de paradoxe des récifs coralliens de Darwin, est une question récurrente parmi les biologistes marins depuis des décennies.

Une découverte révolutionnaire, menée par l’Université de Southampton, a permis de percer ce mystère séculaire.

Il s’avère que les coraux ne sont pas strictement carnivores, comme on le pensait autrefois. Au lieu de cela, ils ont un « côté végétarien », cultivant et digérant activement leurs partenaires photosynthétiques, les algues symbiotes, pour en extraire les nutriments dont ils ont besoin.

Le paradoxe des récifs coralliens de Darwin

Le professeur Jörg Wiedenmann, directeur du laboratoire des récifs coralliens de l’université de Southampton, qui a dirigé l’étude, a déclaré :

« La question de savoir pourquoi les récifs coralliens prospèrent dans des parties des océans pauvres en nutriments est connue sous le nom de paradoxe des récifs coralliens de Darwin et a inspiré la découverte de plusieurs processus importants qui peuvent aider à expliquer ce phénomène. Nous pouvons désormais ajouter la pièce manquante au puzzle et contribuer à résoudre ce mystère de longue date.

« Lorsque Charles Darwin a embarqué sur le HMS Beagle, il se considérait comme un géologue et, au cours de son voyage à travers les mers tropicales, il s’est rapidement intéressé à l’endroit et aux raisons pour lesquelles les récifs coralliens se forment. »

« Darwin a correctement prédit comment l’affaissement de la croûte terrestre et la croissance constante des coraux interagissent pour former de vastes structures récifales. Cependant, les mécanismes biologiques à l’origine de cette croissance vigoureuse n’ont pas été étudiés. »

Relations symbiotiques

Contrairement à leur apparence pierreuse, les coraux sont des colonies vibrantes de polypes individuels. Ces créatures au corps mou, bien que ressemblant à des plantes, sont en réalité des animaux.

Leur relation symbiotique avec les algues microscopiques résidant dans leurs cellules est essentielle à leur survie. Les algues génèrent des composés riches en carbone, fournissant au corail l’énergie essentielle.

Les algues exploitent également efficacement les nutriments inorganiques dissous de l’eau de mer environnante, que le corail hôte ne peut pas absorber directement.

Percée majeure

La percée de cette recherche a eu lieu lorsque des scientifiques, en collaboration avec l’Université de Lancaster, l’Université de Tel Aviv et l’Université de Jérusalem, ont identifié le mécanisme de transfert des nutriments des algues vers les coraux.

« Au cours des nombreuses années pendant lesquelles nous avons propagé des coraux symbiotiques dans notre système d’aquarium expérimental, nous avons observé qu’ils poussaient très bien même lorsqu’ils n’étaient pas nourris. Cela ne pouvait pas être expliqué par l’état actuel des connaissances sur la manière dont les nutriments étaient échangés par les deux partenaires de la symbiose. Nous avons donc pensé qu’il nous manquait une grande partie du tableau et avons commencé à analyser systématiquement le processus », a déclaré le co-auteur principal. Dr Cecilia D’Angelo.

« On pourrait s’attendre à ce que les animaux meurent ou cessent de grandir s’ils ne mangent pas. Cependant, les coraux semblaient parfaitement heureux et grandissaient rapidement si nous les maintenions dans une eau contenant des niveaux élevés de nutriments inorganiques dissous », a noté le Dr Loreto Mardones-Velozo, qui a mené des expériences clés.

Comment la recherche a été menée

En utilisant le marquage isotopique, une méthode unique pour suivre le mouvement des nutriments, l’équipe a retracé le chemin de l’azote depuis l’eau environnante jusqu’aux algues, puis jusqu’au corail hôte.

« Nous avons utilisé le marquage isotopique pour « augmenter » les nutriments fournis aux coraux avec des atomes d’azote plus lourds que la normale », a expliqué Bastian Hambach, directeur du laboratoire de spectrométrie de masse des isotopes stables. « Ces isotopes nous ont permis de retracer l’utilisation des nutriments par le corail à l’aide de méthodes de détection ultrasensibles. »

« Grâce à cette technique, nous avons pu démontrer sans ambiguïté que les atomes d’azote qui soutenaient la croissance du tissu corallien provenaient des nutriments inorganiques dissous qui alimentaient leurs symbiotes au cours de l’expérience », a expliqué le paléoocéanographe Paul Wilson.

Digérer les parties excédentaires de leurs symbiotes

Le professeur Jörg Wiedenmann de l’Université de Southampton a déclaré que l’équipe avait utilisé 10 espèces de coraux différentes pour quantifier la croissance de la population de symbiotes en même temps que celle de leurs hôtes.

« En utilisant des modèles mathématiques de croissance des symbiotes, nous avons pu montrer que les coraux digèrent la partie excédentaire de leur population de symbiotes pour récolter les nutriments nécessaires à leur croissance. Nos données suggèrent que la plupart des coraux symbiotiques peuvent compléter leur nutrition grâce à un tel « régime végétarien », a déclaré le professeur Wiedenmann.

Les études sur le terrain ont confirmé les résultats

Notamment, ces découvertes ne se limitaient pas au laboratoire. Des études de terrain menées autour des îles de l’océan Indien ont conforté les résultats du laboratoire, démontrant que le « côté végétarien » des coraux pourrait considérablement stimuler leur croissance dans les milieux naturels.

« Les récifs autour de certaines de ces îles sont approvisionnés en quantités substantielles de nutriments provenant du « guano », les excréments des oiseaux marins nichant sur les îles. Sur d’autres îles, les colonies d’oiseaux marins ont été décimées par des rats envahissants », a déclaré le professeur Nick Graham, écologiste marin à l’Université de Lancaster.

« En conséquence, les récifs associés reçoivent moins de nutriments. Nous avons mesuré la croissance des colonies de coraux staghorn autour des îles avec et sans populations denses d’oiseaux de mer et avons constaté que la croissance était plus de deux fois plus rapide sur les récifs alimentés en nutriments pour les oiseaux de mer. »

« Nous calculons qu’environ la moitié des molécules d’azote présentes dans les tissus des animaux coralliens des îles abritant des oiseaux marins peuvent être attribuées à leur absorption par les symbiotes et à leur translocation ultérieure vers l’hôte. »

Implications de l’étude

La découverte que les coraux ont ce côté végétarien suscite également des inquiétudes pour l’avenir. Le réchauffement climatique pourrait perturber l’équilibre nutritionnel essentiel à la santé des coraux, a suggéré le Dr D’Angelo.

« Les eaux de surface qui se réchauffent sont moins susceptibles de recevoir des nutriments provenant des couches d’eau plus profondes. La productivité réduite de l’eau peut entraîner moins de nutriments pour les symbiotes et, par conséquent, moins de nourriture pour les animaux coralliens.

Essentiellement, cette recherche dévoile non seulement un mystère remontant à Darwin, mais rappelle également l’équilibre délicat de la nature et les défis imminents auxquels elle est confrontée.

—–