Biodiversité : La goélette Tara repart en mission pour mieux comprendre le microbiome marin, le peuple invisible de nos océans

EXPEDITION Des virus, des bactéries, des protistes…. Les océans sont peuplés de micro-organismes à la biodiversité étonnante. Reste à savoir comment ils fonctionnent. C’est tout l’enjeu de la nouvelle mission de la Fondation Tara. Départ samedi pour un périple de deux ans

Fabrice Pouliquen

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La goélette scientifique de la Fondation Tara Océan repart en mer samedi pour une nouvelle mission de deux ans et 70.000 km. Elle sera consacrée au microbiome.
La goélette scientifique de la Fondation Tara Océan repart en mer samedi pour une nouvelle mission de deux ans et 70.000 km. Elle sera consacrée au microbiome. — Sacha Bollet / Fondation Tara Océan
  • Depuis quinze ans, la Fondation Tara Océan enchaîne les missions scientifiques à bord de sa goélette, pour comprendre le fonctionnement des océans et l’impact qu’a le changement climatique sur eux.
  • Le navire repart ce samedi, depuis Lorient, pour un périple de deux ans et 70.000 km en mer. Du Chili, la première étape, avant un grand tour de l’Atlantique sud.
  • Cap cette fois-ci sur le microbiome marin, cet ensemble de micro-organismes qui peuplent nos océans. On commence à avoir une idée des acteurs qui le composent. Il reste à comprendre comment ils fonctionnent et quels services ils nous rendent.

Ces dernières années, on a beaucoup parlé du microbiote intestinal, à mesure que les scientifiques parvenaient à mieux comprendre cet ensemble de bactéries, parasites, microchampignons, virus qui peuplent par millions notre tube digestif et y jouent un rôle crucial dans les fonctions digestives et immunitaires. Tant chez l’homme  que chez l'animal.

Ce samedi, la goélette scientifique Tara s’élancera, depuis le port de Lorient, à la découverte d’autres micro-organismes. Toujours des virus, des bactéries, des micro-algues, des  protistes et autres organismes unicellulaires. Mais marins ceux-là, et tout aussi vitaux pour les équilibres des océans – et par extension de la planète –, prédisent les scientifiques.

Un microbiome à la biodiversité considérable

C’est la grande question derrière cette nouvelle expédition scientifique de la Fondation Tara Océan, qui les enchaînent depuis quinze ans maintenant (lire encadré). Le périple s’étalera sur deux ans et 70.000 kilomètres, ponctués de 21 escales. « Quinze marins et 80 chercheurs se relaieront à bord du navire, détaille Romain Troublé. Au total, 200 scientifiques, de 21 disciplines, analyseront les échantillons prélevés. »

La communauté scientifique ne part pas de zéro sur le microbiome marin, terme qui désigne l’ensemble des micro-organismes et l’environnement dans lequel ils évoluent. « De nombreux chercheurs s’y sont intéressés ces dernières années, et 100.000 échantillons d’écosystèmes marins (eau de mer, morceaux de récifs coralliens) ont déjà été analysés, explique Colomban de Vargas, directeur de recherche au CNRS à la Station biologique de Roscoff (Finistère), spécialiste du plancton marin. On commence à avoir une bonne idée de ce qui compose ce microbiome et en quelle quantité. »

Premier constat : la biodiversité de ce microbiome marin est considérable. « 200.000 espèces de virus différentes ont été découvertes dans l’eau de mer, de même que 50 millions de gènes procaryotes (des bactéries et des archées) et encore 150 millions de gènes eucaryotes (protistes), liste Colomban de Vargas. Nous pensons avoir fait le tour sur les virus et les gènes procaryotes. En revanche, nous sommes loin d’avoir identifié tous les gènes eucaryotes et plus de la moitié de ceux déjà découverts ne ressemble à rien de ce qui existe dans les bases de données. On ne sait pas à quoi ils servent. »

« On a le qui, on cherche le comment »

Lors de cette nouvelle mission, la Fondation Tara ne cherchera pas tant à identifier de nouveaux acteurs de ce microbiome marin que de répondre à deux autres questions : « Comment marche ce microbiome ? Quels services nous rend-il ? », résume Romain Troublé. Là encore, les grandes lignes sont connues. « Il faut avoir en tête que la Terre, pendant les trois quarts de l’évolution du vivant, n’a été faite que de ce microbiome, reprend Colomban de Vargas. C’est lui qui a mis en place tous les grands équilibres biogéochimiques de notre planète, dont l’oxygénation de l’atmosphère, bien avant l’apparition des plantes. »

Ces micro-organismes jouent également un rôle prépondérant pour faire de l’océan une pompe à carbone, qui capture et séquestre le CO2 accumulé dans l’atmosphère. « En absorbant le gaz carbonique, une partie de ce microbiome va non seulement rejeter de l’oxygène, mais aussi de la matière organique, complète Colomban de Vargas. Et cette matière est à la base d’une chaîne alimentaire extrêmement complexe qui permet aux plus gros organismes marins d’exister. » On pourrait continuer à énumérer les services rendus. Comme pour nos intestins, « les virus présents dans l’eau de mer participent à la bonne santé des écosystèmes marins, reprend aussi le directeur de recherche du CNRS. Et on découvre tout juste que ce microbiome produit une variété époustouflante de molécules, métabolites et nano-structures qui sont un trésor de technologies encore très méconnu. »

La goélette Tara repart samedi pour un périple de deux ans et 70.000 km qui commencera le long des côtes chiliennes avant de passer le canal du Panama et s'élancer dans un grand tour de l'Atlantique sud.
La goélette Tara repart samedi pour un périple de deux ans et 70.000 km qui commencera le long des côtes chiliennes avant de passer le canal du Panama et s'élancer dans un grand tour de l'Atlantique sud. - / Fondation Tara Océan

Le Chili comme première étape

Pour percer de nouveaux secrets du microbiome, la goélette Tara ne s’élancera pas à l’aveuglette, mais ciblera des régions bien précises de l’océan. « Là où il y a de forts gradients, c’est-à-dire des changements de caractéristiques environnementales importantes par rapport aux régions alentour, précise l’océanographe Daniele Iudicone, coordinateur de cette mission Microbiome. De température, de nutriments, de pollution… » Tout l’enjeu alors sera de comprendre comment le microbiome répond à ces gradients et, par extension, tenter de prédire son adaptation aux changements globaux de demain. Le dérèglement climatique en tête.

La goélette Tara commencera par mettre le cap sur le Chili, intéressant à double titre. D’abord au sud du pays, dans les fjords de la Patagonie. « Ils sont alimentés en eau douce par des glaciers dont la composition est en train de changer sous l’effet du dérèglement climatique, indique Daniele Iudicone. Cela crée un fort gradient entre ces fjords et les zones au large des côtes, un contexte très intéressant pour étudier le métabolisme des micro-organismes. »

Cap ensuite au nord du pays, « là où l’on trouve des zones très appauvries en oxygène par-delà les 100 mètres de profondeurs, ce qui crée un gradient vertical, reprend Daniele Iudicone. Là encore, l’idée sera d’étudier l’adaptation métabolique de ces micro-organismes à ces conditions de vie drastiques. Et c’est d’autant plus capital de le faire aujourd’hui que ces zones océaniques appauvries en oxygène pourraient se multiplier à l’avenir avec le changement climatique. »

Un grand tour de l’Atlantique sud

Passé le canal du Panama, le navire scientifique se lancera ensuite dans un grand tour de l’Atlantique Sud, avec un premier stop à l’embouchure du fleuve Amazone, au Brésil. « On sait que la déforestation, l’intensification de l’agriculture, l’exploitation de mines, changent les caractéristiques du fleuve et augmente la quantité de nutriments qu’il charrie dans les océans », explique Daniele Iudicone. Ces changements pourraient expliquer la prolifération des sargasses, ces dernières années, aux Antilles. « Il sera intéressant de voir aussi comment cette arrivée de nutriments impacte la productivité du microbiome », poursuit Daniele Iudicone.
Direction ensuite la mer de Weddell, qui borde l’Antarctique, région cruciale pour étudier la fonction « pompe à carbone » des océans et le rôle que joue le microbiome. La goélette prendra alors le chemin du retour en longeant les côtes africaines. L’occasion de faire de nouveaux stops. A l’embouchure du fleuve Congo, pour observer les impacts de la pollution microplastique sur le microbiome, ou encore au large du Sénégal, pour s’intéresser aux « upwellings ». « Il s’agit de remontées d’eaux profondes à la surface sous l’effet de forts vents marins, détaille Daniele Iudicone. Avec elles remontent des quantités importantes de nutriments, si bien que ces zones à upwellings [il y en a quatre principales à la surface du globe] sont très riches en poissons. Nous chercherons à savoir comment le microbiome soutient cette forte production. Et comment prédire l’évolution de ce processus avec le dérèglement climatique. »

Vous l’avez compris, le programme est chargé. La goélette ne reviendra pas à son port d’attache avant septembre 2022. Peut-être alors sera-t-il possible de l’accueillir comme il se doit sur le ponton. « Samedi, Covid oblige, le départ se fera sans grande fête », regrette un peu Romain Troublé.

* Depuis 2006, la goélette a ainsi parcouru les mers et océans du monde pour comprendre l’impact du changement climatique sur l’Arctique (Tara Arctic), étudier le plancton (Tara Océans), les récifs coralliens (Tara Pacifique), les microplastiques (Tara Méditerranée) et, dernièrement, le poids des fleuves dans la pollution plastique des océans (Missions Microplastique).