Les microbialithes, témoins des changements environnementaux et climatiques ?

Les microbialithes sont des structures organo-sédimentaires qui résultent de l`interaction entre l`activité d'organismes procaryotes (bactéries, cyanobactériescyanobactéries) et/ou eucaryotes (alguesalgues et champignonschampignons notamment), les processus sédimentaires et les paramètres physico-chimiques de l`environnement. Leur morphologie dans le milieu marin est extrêmement diversifiée : tapis, voile, dôme, pompon, touffe, massemasse visqueuse, etc. La prolifération de microbialithes dans les environnements récifaux actuels, soumis ou non aux activités de l'homme, semble très récente (au cours de ces deux dernières décennies).

Elle coïncide généralement avec un dépérissement des communautés de coraux observé dans la plupart des régions de la planète. Ce phénomène inspire l'inquiétude, en particulier du fait de la vitessevitesse de croissance très rapide de ces structures microbiennes et de la toxicité potentielle de certaines espècesespèces de cyanobactéries. De tels changements pourraient puiser leur origine dans une modification récente des conditions environnementales et climatiques (régionales ou locales), d'origine naturelle ou due aux activités de l'homme. Les scientifiques s'interrogent donc sur la valeur à attacher à ces structures microbiennes en tant que " marqueurs " de perturbations environnementales et climatiques.

Dans le cadre du Programme National Environnement Côtier, deux unités de recherche de l'IRDIRD (UR 55 " Paléotropiques " et UR 103 " Camelia ") étudient, en collaboration avec le Biological Science Center de l'Université de Boston (USA), l'Institut Max PlanckMax Planck de microbiologie marine de Brême (Allemagne) et le Département de Microbiologie de l'Université d'Arizona (USA), les microbialithes qui se développent dans les lagons, sur les platiers et sur les pentes externes des récifs de Nouvelle-Calédonie et de Polynésie française.

Leur premier objectif est de déterminer l'identité et la diversité des communautés microbiennes impliquées dans leur croissance et d'établir les causes environnementales de leur prolifération. Un autre enjeu majeur est d'évaluer l'importance du phénomène 'microbialithe' dans les cycles biogéochimiques des systèmes récifaux récents. En effet, les communautés microbiennes participent activement aux cycles de la matièrematière et des éléments (notamment dans les cycles de l'azotecycles de l'azote et du carbonecarbone), mais leur rôle a souvent été sous-estimé, en particulier dans les systèmes récifaux.

Dans les récifs de Nouvelle-Calédonie, les chercheurs ont caractérisé, par observations microscopiques et des méthodes de biologie moléculairebiologie moléculaire, 24 genres et plus de 60 espèces de cyanobactéries, principalement filamenteuses et, dans une moindre mesure, coccoïdes (formes sphériques libres). Elles forment des structures à la morphologie et à la couleurcouleur variables - dômes hémisphériques (de un à dix centimètres), mattes, recouvrements filamenteux, masses filamenteuses et/ou gélatineuses - qui se développent sur des sédimentssédiments ou directement sur les associations d'algues et de coraux morts ou vivants. Dans certains cas, ces structures se trouvent en compétition pour la lumièrelumière et les sels nutritifs avec les coraux ; et, d'après les premières observations, il semble que la croissance des microbialithes sur les coraux vivants puisse provoquer la dégénérescence irréversible de ces derniers. Les chercheurs ont en effet constaté que le développement des microbialithes s'accompagnait d'une nécrose des colonies coralliennes.

La nature, la densité et la distribution de ces différents types de structures microbiennes sont variables au cours de l'année. Le développement des microbialithes, sensibles aux variations saisonnières des paramètres physico-chimiques de l'environnement, est ainsi plus important durant la saisonsaison chaude et humide.

Dans les systèmes récifaux étudiés en Nouvelle-Calédonie et en Polynésie française, une augmentation de la température des eaux de surface joue un rôle de catalyseurcatalyseur pour leur croissance. La prolifération des microbialithes semble également correspondre à des réponses très rapides des communautés microbiennes à des variations, même faibles, des teneurs en nutrimentsnutriments du milieu récifal, les nitrates essentiellement. Ces études menées dans le Pacifique démontrent que les microbialithes peuvent être considérées comme des marqueurs de perturbations environnementales et que leur prolifération coïncide avec des périodes de stressstress affectant les communautés récifales. Au-delà de la variabilité saisonnière observée, l'importance des microbialithes dans les récifs coralliensrécifs coralliens étudiés a sensiblement augmenté au cours des dernières années, rendant ainsi impérieuse la mise en place de réseaux de surveillance.

NB :

• L'UR 55 " Paléotropiques " conduit des études sur les variations passées et récentes du climatclimat à travers l'analyse de sédiments lacustreslacustres, lagunaires et marins, de séquences coralliennes, de coquilles littorales et de spéléothèmes. L'UR 103 " CaméliaCamélia " étudie les mécanismes actuels de transport et de transformation des apports d'origine terrigène et anthropique (dont les métauxmétaux) responsables de l'hypersédimentation et de l'eutrophisationeutrophisation dans les écosystèmesécosystèmes lagonaires.
• Les microbialithes sont connues depuis près de 3,5 milliards d'années à la surface de notre planète et ont probablement joué un rôle majeur dans la formation de l'atmosphèreatmosphère telle que nous la connaissons de nos jours.