Les grands enjeux de la biologie marine

A quelques semaines de la Journée Internationale des Océans le 8 juin prochain - destinée à sensibiliser le monde aux dangers qui les menacent, les chercheuses Angela Falciatore et Séverine Martini, toutes deux lauréates d’un prix scientifique de la Fondation Bettencourt Schueller, nous dévoilent le rôle de la biologie marine sur la préservation des océans, un des enjeux clé de la discipline.

 

La recherche en biologie marine est largement tournée vers la préservation des océans. Quelle place occupe exactement ce thème ?

AF.  Les deux sujets sont intimement liés. La biologie marine est l’étude des organismes vivant dans les océans et les lieux aquatiques - organismes qui jouent un rôle écologique majeur pour notre planète. De fait, la recherche passe par la prise en compte de leur environnement, et de ses transformations. Dans le même temps, on ne peut évaluer l’effet des changements climatiques sur les océans si on ne dispose, en amont, d’une connaissance de ces organismes - leur biologie, les processus qui sont à la base de leur succès écologique. Ce savoir est nécessaire pour permettre une estimation précise des mutations des écosystèmes marins et leur impact sur le climat. Répondre aux enjeux de la préservation des océans passe par ces connaissances scientifiques, apportées par la biologie marine.

SM. Ecologie et biologie marine vont de pair et permettent aussi de rappeler le rôle de l’océan pour la préservation du vivant sur la planète. Ces deux disciplines montrent à quel point sauvegarder les océans est bénéfique pour la vie sur terre. Comprendre leur rôle et leur fonctionnement est primordial, notamment pour lutter contre les effets néfastes du changement climatique.

Vous évoquez les vertus écologiques de l’océan et son action dans la régulation du climat. Pouvez-vous nous en donner un premier exemple ?

SM. Je travaille sur l’océan obscur, qui constitue sa partie la plus profonde - et agit notamment sur la séquestration du carbone atmosphérique. Dans les eaux de surface, les algues microscopiques produisent de la matière vivante par photosynthèse, ce qui agit de façon bénéfique sur le climat en diminuant le carbone atmosphérique. Ces algues sont ensuite consommées par des animaux planctoniques qui le sont, à leur tour, par des organismes plus grands. A leur mort, le carbone qu’ils contiennent est alors exporté vers les eaux profondes, et séquestré pour des millénaires. Ces mécanismes font aujourd’hui l’objet de nombreuses recherches, car ils sont au cœur des enjeux climatiques.

Pouvez-vous nous présenter les autres pistes de recherche les plus en pointe aujourd’hui ?

SM. La biologie marine recoupe des domaines très variés mais il existe en effet des questions centrales. En dehors de la séquestration du carbone, un thème essentiel est celui de la richesse de la biodiversité, que l’on connait encore peu. Lors de mon dernier post-doctorat aux Etats-Unis, j’ai fait de nombreuses plongées à 500 mètres sous le niveau de la mer. Chaque fois, nous découvrions une espèce nouvelle, qui n’avait jamais été décrite. Il est fondamental d’appréhender cette diversité pour la connaissance scientifique car il faut comprendre pour protéger. Si on ne connait pas certaines espèces, si on ignore leur fonctionnement, nous ne pourrons pas les préserver. La première étape, c’est de comprendre.

AF. Je compléterai cela par un autre défi : anticiper les réponses des organismes vivants face à la pollution et aux changements climatiques qui ont un effet majeur sur les océans polaires et sur les côtes. Pourquoi cette question est-elle cruciale ? Car les activités humaines modifient de plus en plus ces milieux, les altérant par la pollution, l’acidification, la désoxygénation et le réchauffement. Et si les effets directs et indirects de ces activités sur l’océan (fonte des glaces polaires, montée du niveau de la mer...) sont déjà évidents, nous ne pouvons pas encore prédire l’ampleur de ces changements car nous ne comprenons pas pleinement leurs conséquences sur les activités des organismes marins.

Dans ce contexte, quel rôle jouent les chercheurs en biologie marine ?

SM. Je pense que mon rôle de chercheur est d’accroitre les connaissances qui serviront à tous ceux qui sont en position d’agir, de prendre les décisions.

AF. Ma responsabilité en tant que directrice d’un laboratoire de recherche sur les organismes marins est d’apporter des connaissances, d’offrir des estimations scientifiques robustes et quantitatives sur les effets des perturbations que nous sommes en train de vivre.

La biologie marine apporte des outils pour relever les grands défis de préservation de la planète mais la recherche impose un temps long, alors que les enjeux climatiques exigent des réponses rapides. Cela constitue aujourd’hui une grande difficulté pour les chercheurs. Comment apporter des connaissances dans une urgence, hélas peu compatible avec notre tempo ? Néanmoins, le sujet anime largement la recherche française et internationale, relayé par des événements comme la journée internationale du 8 juin, la Décennie d’action pour protéger l’océan lancée par l’ONU en 2021 ou encore le One Ocean Summit qui s’est tenu à Brest en février dernier, consacré à la sauvegarde des océans.

Pouvez-vous nous parler plus précisément de vos propres recherches ?

SM. Ma thématique est la bioluminescence des animaux marins. Certains organismes vivent dans les profondeurs de l’océan les plus obscures mais sont capables de produire et d’émettre de la lumière. Cet atout constitue un moyen de communication très efficace. Il permet également d’attirer une proie, de s’échapper face à un prédateur ou encore de trouver un partenaire sexuel. 75 % des organismes marins connus sont bioluminescents.

Je m’intéresse notamment à l’impact de certaines bactéries qui chutent de la surface au fond de l’océan. Mon objectif est de comprendre comment la bioluminescence de ces bactéries peut influencer la dégradation des particules de carbone organique. Ceci est lié à la question globale de séquestration du carbone mais nous nous intéressons à ces processus particuliers, de petites pièces d’un immense puzzle. Par ailleurs, nous étudions également la diversité de la bioluminescence, qui constitue un véritable émerveillement.

AF. Je travaille sur les micro-algues, des organismes phytoplanctoniques microscopiques. Par le processus de photosynthèse, ces organismes capturent l’énergie lumineuse du soleil pour produire de l’oxygène à partir du CO2 atmosphérique et de l’eau. On ne le souligne pas suffisamment mais ces algues sont responsables d’environ la moitié de la production d’oxygène et de la fixation du carbone au niveau planétaire ! Elles jouent un rôle crucial dans les cycles des nutriments en nourrissant les réseaux alimentaires et en assurant la durabilité de notre planète. Nous cherchons à savoir comment elles régulent la photosynthèse et comment nous pouvons évaluer l’effet des changements environnementaux sur leur capacité à fixer le carbone. Autant de questions vitales pour l’environnement marin, et donc pour la Terre dans son ensemble.

Consciente de tous ces enjeux, la Fondation Bettencourt Schueller soutient de longue date les sciences du vivant. Vous avez été toutes les deux lauréates de la Fondation. Que vous a apporté cette récompense ?

AF. Le soutien de la Fondation m’a permis de déménager mon activité à l’Institut de biologie physico-chimique et de prendre la direction d’un laboratoire qui travaille sur les micro-algues et leur diversité fonctionnelle.

SM. J’ai été lauréate du Prix pour les jeunes chercheurs en 2014 et cette aide m’a permis de partir aux Etats-Unis pour rejoindre l’Institut de recherche de l’aquarium de la baie de Monterey (MBARI), l’un des laboratoires les plus reconnus au monde sur l’exploration de l’océan profond. Un rêve pour tout scientifique, par la qualité de leur recherche et les moyens qu’ils possèdent pour aller en mer. Cette formation a constitué un tremplin pour élargir mon champ d’action, passant des bactéries luminescentes à d’autres organismes du plancton (méduses, etc.). La qualité de cette expérience a également participé à m’ouvrir les portes du CNRS, à mon retour en France.

 

Angela Falciatore est directrice de recherche au CNRS, au sein du laboratoire de biologie du chloroplaste et perception de la lumière chez les micro-algues à l’Institut de biologie physico-chimique à Paris. Lauréate 2018 du Prix Bettencourt Coups d’élan pour la recherche française.

Séverine Martini est chargée de recherche CNRS à l’Institut méditerranéen d'océanologie à Marseille. Lauréate 2014 du Prix Bettencourt pour les jeunes chercheurs.