Réflexion d’un iceberg en Arctique

Crédits photo: P. Coupel

Les algues microscopiques connues sous le nom de phytoplancton sont des organismes photoautotrophes. C’est-à-dire que, comme les plantes supérieures, elles utilisent les minéraux (C02, P, N…) et l’énergie du soleil pour croître et se multiplier. En tant que base de la chaîne alimentaire marine, elles sont également la base de la production de matières organiques et de la séquestration de C02 atmosphérique. Pour cette raison, comprendre les processus contrôlant leur biomasse et leur dégradation est un défi majeur pour les scientifiques.

La dégradation des algues microscopiques a longtemps été considérée comme de nature essentiellement biologique (reminéralisation bactérienne). Cependant, il semble que, dans certaines régions, ces processus soient négligeables par rapport à des phénomènes non biologiques tels que la dégradation par la lumière (photodégradation). C’est ce qui intéresse Rémi Amiraux. Il a découvert que, bien que les processus de photodégradation soient omniprésents à toutes les longitudes, ces derniers sont particulièrement intenses dans les Régions Polaires. Par ailleurs, il semblerait que ces processus entrainent une limitation de la dégradation biologique. L’objectif de ses recherches est double : caractériser la photodégradation des algues en fonction des intensités lumineuses qu’elles perçoivent en Arctique et déterminer l’ampleur de la limitation de la dégradation bactérienne par la photodégradation afin de mieux comprendre comment ces processus fonctionnent et vont évoluer dans le futur.

En effet, l’Arctique est l’une des zones les plus touchée par le changement climatique. L’augmentation progressive des températures induit une réduction de l’étendue et de l’épaisseur de la banquise, permettant à davantage de lumière de pénétrer dans la colonne d’eau (la banquise et principalement la neige empechant la lumière de traverser). Les recherches de R. Amiraux visent à déterminer si une augmentation de la pénétration de la lumière entraîne une augmentation ou une diminution des processus de photodégradation et, par conséquent, de la dégradation bactérienne. Étant donné que la photodégradation est un processus de dégradation incomplet qui ne s’étend pas jusqu’à la minéralisation de la matière organique (mais uniquement sa simplification), on peut supposer qu’une augmentation de la photodégradation conduirait, en court-circuitant la minéralisation bactérienne, à une meilleure exportation et séquestration matière organique (C02 métabolisé par les algues) dans les profondeurs océaniques.

Étendue et concentration de la glace de mer à la mi-septembre dans l'Arctique. Adaptée de NOAA.

Comment la photodégradation fonctionne et comment elle impact les bacteries ?

Photo-dégradation dans les algues vivantes ou mortes

Vivante, les algues utilisent 99% de l’énergie lumineuse qu’elles capturent (avec leurs pigments chlorophylliens) au travers des réactions photosynthétiques. Cette énergie permet ainsi leur croissance et leur multiplication. Les autres 1% induisent la production de molécules d’oxygène excitées. Ces molécules étant issues du captage de l’énergie lumineuse et ayant la capacité de dégrader de nombreux composants cellulaires et extracellulaires, on dit d’elles qu’elles entrainent des processus de photodégradation. Pour contrer ce processus, les algues sont équipées de systèmes photoprotecteurs. Cependant, lorsque les algues sont mortes, la capture de l’énergie lumineuse est entièrement orientée vers la production de molécules d’oxygène excitées. Ces oxygènes saturent rapidement les systèmes photoprotecteurs et induisent une dégradation profonde d’un grand nombre de composants cellulaires algales et extracellulaires proches tels que les bactéries qui souhaitaient les reminéraliser. Les molécules d’oxygènes excitées étant particulièrement létales pour les bactéries, la photodégradation des algues peut ainsi donc induire un court-circuit de la minéralisation bactérienne !

 

La photodégradation dans notre vie de tous les jours

La photodégradation est également responsable, au moins en partie, du vieillissement de notre peau ! En effet, les pigments contenus dans notre peau sont capables de capter l’énergie lumineuse et de produire des molécules d’oxygène excitées (et oui, nous ne sommes pas encore à même de réaliser notre propre photosynthèse). Ces espèces d’oxygène, appelées radicaux, ont le potentiel de dégrader beaucoup de nos composants cellulaires ! La dégradation de nos lipides cellulaires par la lumière induit, en outre, une perte d’élasticité de notre peau et de ce fait, l’apparition de rides. 

 

Evidemment notre corps est bien au fait de telles attaques chimiques et synthétise naturellement des composés anti-radicalaires. Cependant, ces derniers ne pouvant pas arrêter toutes les aggressions radicalaires, notre peau vieillit progressivement. Au sein du spectre lumineux les UVA et UVB sont parmi les plus dangereux car ils sont à même de dégrader efficacement nos lipides sans utiliser la “voie pigmentaire”. N’oubliez donc pas d’appliquer votre crême solaire en été !

Rédigé par Rémi Amiraux, postdoctorant à l’Université Laval, Québec, Canada et LEMAR, Brest, France.