Le phytoplancton se reproduit dans l'obscurité, au cœur de la nuit polaire

Des chercheurs ont découvert les incroyables capacités d'adaptation des micro-algues à la longue nuit polaire.

De Marie-Amélie Carpio, National Geographic
Publication 30 oct. 2021, 10:00 CEST
Le plancton végétal ou phytoplancton, la base de la chaîne alimentaire océanique.

Le plancton végétal ou phytoplancton, la base de la chaîne alimentaire océanique.

Photographie de NOAA MESA Project

Les scientifiques ont longtemps cru que le phytoplancton ne pouvait pas pousser en hiver dans les eaux de l'Arctique. Comme tous les végétaux, ces organismes unicellulaires qui forment la base de la chaîne alimentaire marine ont besoin de lumière pour croître et se multiplier. Or dans ces confins durant l'hiver, le soleil reste sous l'horizon ou le dépasse à peine et l'épaisse couche de glace et de neige qui recouvre l'océan limite encore la faible lumière qui peut atteindre les végétaux sous-marins.

L'hypothèse demeurait toutefois théorique. Le milieu marin arctique a fait l'objet de peu d'études hivernales, en raison des coûts et des difficultés d'accès. Des travaux avaient mis en évidence certaines adaptations du phytoplancton pour passer l'hiver, comme la baisse de sa respiration, mais le devenir des micro-algues à cette saison, avant leur boom printanier, restait mal connu.

Une équipe internationale s'est penchée sur leur évolution dans les eaux de la mer de Baffin, entre 68 et 75 degrés de latitude nord, recouvertes par les glaces sept mois par an. Selon ces travaux, menés sous l'égide de l'unité mixte Takuvik, pilotée par l'Université Laval, au Canada, et le CNRS, et publiés dans la revue Science Advances, le phytoplancton parvient à croître même dans la quasi-obscurité.

Les ingénieurs de recherche Claudie Marec (Takuvik et CNRS/Université Brest) et José Luis Lagunas (Takuvik) préparent un flotteur Argo pour sa mise à l’eau dans la mer de Baffin.

Photographie de Laboratoire Takuvik

Pour suivre son devenir durant la nuit polaire, les chercheurs ont eu recours à des flotteurs Argo, qui ont enregistré des données biogéochimiques et optiques en dérivant au gré des courants jusqu'à 1000 m de profondeur. Ces flotteurs comptent parmi les principaux instruments utilisés par les scientifiques pour étudier les océans. Mais pour l'occasion, « ils ont été modifiés afin de pouvoir éviter la glace » note le physicien Achim Randelhoff, premier auteur de l'étude.

Immergés durant tout l'hiver, lorsque la banquise recouvrait la mer, ils tentaient de refaire surface au printemps pour transmettre leur données. Si leurs capteurs repéraient la présence de glace sur l'eau, ils redescendaient jusqu’à ce que la voie soit libre. Cette approche a permis de récolter une moisson d’informations inédites entre 2016 et 2019. « Nous avons découvert que dès la fin de l'hiver, à partir de février ou mars, le phytoplancton pourrait être en mode de croissance très légère. Cela pourrait aider, avec d’autres mécanismes, à expliquer sa survie en hiver et ensuite l’ensemencement de l’efflorescence printanière », explique le scientifique, qui indique que « cette croissance est au moins en partie issue de la photosynthèse. »

Un des flotteurs Argo qui ont enregistré des données biogéochimiques et optiques en dérivant au gré des courants jusqu'à 1000 m de profondeur.

Photographie de Pacaline Bourgain / Takuvik

La découverte souligne les impressionnantes capacités d'adaptation du phytoplancton, apte à pousser dans des conditions de lumière extrêmement faibles. Elle rejoint d'autres études récentes montrant l'existence d'une photosynthèse dans la quasi obscurité. Ainsi du cas d'un macrophyte (une plante d'eau douce) qui peut pousser à 200 m de profondeur.

Outre la photosynthèse, la croissance du phytoplancton arctique pourrait être alimentée par l'hétérotrophie, sa capacité à se nourrir de substances organiques. Mais ce phénomène complexe reste encore à étudier.

Pour l'heure, les chercheurs sont à nouveau à pied d'œuvre dans la mer de Baffin, entre autres pour mesurer plus précisément la très faible quantité de lumière disponible sous la glace de mer, et étudier les adaptations génétiques qui permettent au phytoplancton de survivre dans des conditions aussi hostiles.

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