Certaines espèces de coraux pourraient être plus résilientes au changement climatique qu’on ne le pensait auparavant

Certaines espèces de coraux peuvent être résilientes aux vagues de chaleur marines en « se souvenant » de la façon dont elles ont vécu les précédentes, suggèrent des recherches menées par des scientifiques de l'Université d'État de l'Oregon.

L’étude contient également des preuves selon lesquelles la réponse de la mémoire écologique est probablement liée aux communautés microbiennes qui vivent parmi les coraux.

Les résultats, publiés dans Biologie du changement global, sont importants parce que les récifs coralliens, essentiels au fonctionnement de la planète Terre, sont en déclin à cause d'une série de pressions humaines, notamment le changement climatique, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Alex Vompe.

“Il est essentiel de comprendre à quelle vitesse les récifs peuvent s'adapter à des perturbations de plus en plus fréquentes et répétées telles que les vagues de chaleur marines”, a déclaré Vompe, doctorant qui travaille dans le laboratoire du professeur de microbiologie Rebecca Vega Thurber. “Les microbiomes vivant au sein de leurs hôtes coralliens pourraient être un élément clé d'une adaptation rapide.”

Les vagues de chaleur vont probablement augmenter en fréquence et en gravité en raison du changement climatique, a-t-il ajouté. Ralentir le taux de couverture corallienne et la perte d’espèces est un objectif majeur de conservation, et la prévision et l’ingénierie de la tolérance à la chaleur sont deux outils importants.

Connaître le rôle que jouent les microbes dans l'adaptation peut éclairer les efforts de jardinage et de plantation de coraux, a déclaré Vompe. Une compréhension plus approfondie des processus microbiens et des organismes responsables de la mémoire écologique peut également aider au développement de probiotiques et/ou de protocoles de surveillance pour évaluer et agir sur la qualité de la mémoire écologique des colonies de coraux individuelles.

Les récifs coralliens se trouvent dans moins de 1 % de l’océan, mais abritent près d’un quart de toutes les espèces marines connues. Ils contribuent également à réguler les niveaux de dioxyde de carbone dans la mer et constituent une source cruciale pour les scientifiques à la recherche de nouveaux médicaments.

Les coraux sont constitués d’hôtes animaux interconnectés appelés polypes qui abritent des algues microscopiques à l’intérieur de leurs cellules. Les coraux abritent également des bactéries, des virus, des archées et des microeucaryotes diversifiés sur le plan fonctionnel et taxonomique. La communauté de bactéries et d’archées vivant dans les coraux est appelée microbiome corallien.

La symbiose est le fondement de l'écosystème des récifs coralliens, car ces microbes profitent aux hôtes coralliens en contribuant au cycle du carbone, de l'azote et du soufre, à la supplémentation en vitamines essentielles et à la protection contre les agents pathogènes. Les polypes coralliens fournissent à leur tour nutrition et protection aux algues et aux bactéries.

Le changement climatique menace les récifs coralliens en partie parce que certaines relations entre les coraux et leurs microbes peuvent être mises à rude épreuve par le réchauffement des océans jusqu'au point de dissolution – un effondrement des partenariats hôte-microbe, qui aboutit à un phénomène connu sous le nom de blanchissement des coraux.

“Mais Acropora retusa, une espèce de corail répandue dans le récif corallien de Maure que nous avons étudié, semble avoir une puissante mémoire écologique en réponse aux vagues de chaleur dans laquelle le microbiome semble jouer un rôle”, a déclaré Vompe. “Cela signifie que certaines espèces de coraux pourraient être plus résilientes au changement climatique qu'on ne le pensait auparavant.”

Vompe, Vega Thurber et leurs collègues de l'OSU, de l'Université de Californie, de Santa Barbara, de l'Université d'État de l'Arizona et de l'Université d'Essex ont passé cinq ans à étudier 200 colonies de coraux sur un récif de la côte nord de Mo'orea, en Polynésie française. Moorea est une île du Pacifique Sud, à peu près à mi-chemin entre l'Australie et l'Amérique du Sud.

En raison de l'histoire récente du récif, il présente une opportunité unique d'examiner la réponse à la vague de chaleur, ont indiqué les chercheurs.

En 2010, une étoile de mer couronne d'épines et un cyclone ont détruit plus de 99 % des coraux, appuyant ainsi sur le bouton de réinitialisation du récif. Les coraux se sont rétablis et ont traversé des vagues de chaleur relativement mineures en 2016 et 2017 avant de connaître la vague de chaleur marine la plus grave jamais enregistrée dans la région entre décembre 2018 et juillet 2019.

La deuxième vague de chaleur la plus grave a rapidement suivi, entre février et juillet 2020.

“Nous avons observé que certaines espèces de coraux semblent se souvenir de leur exposition aux vagues de chaleur marines passées et maintenir un niveau de santé plus élevé lors des vagues de chaleur ultérieures”, a déclaré Vega Thurber. “Et la réponse mnésique d'Acropora retusa était fortement liée aux changements dans son microbiome, ce qui conforte l'idée selon laquelle la communauté microbienne joue un rôle dans ce processus.”

Les coraux de chou-fleur du genre Pocillopora sont restés en bonne santé pendant les épisodes de chaleur, et leurs microbiomes ont également montré une réponse de mémoire écologique, a-t-elle noté. Ils ont été perturbés par la première canicule de 2019 mais ont retrouvé leur état d’avant les perturbations malgré la deuxième canicule de 2020.

“Les membres des communautés microbiennes coralliennes ont des caractéristiques biologiques uniques qui les rendent plus adaptables et plus réactifs aux changements environnementaux : des cycles de génération courts, des populations de grande taille et un potentiel métabolique diversifié”, a déclaré Vega Thurber. “Chez deux des trois espèces de coraux sur lesquelles nous nous sommes concentrés, nous avons identifié la résilience initiale du microbiome, l'acclimatation de l'hôte et du microbiome, ou développé une résistance du microbiome à un stress thermique répété. Ces deux derniers modèles sont cohérents avec le concept de mémoire écologique.”

D'autres chercheurs de l'État de l'Oregon impliqués dans la recherche étaient Thomas Sharpton, Hannah Epstein et Emily Schmeltzer. Sharpton est professeur agrégé de microbiologie et de statistiques ; Epstein était chercheur postdoctoral pendant l'étude et est maintenant maître de conférences à l'Université d'Essex ; Schmeltzer, doctorant dans le laboratoire de Vega Thurber, est diplômé et travaille comme biologiste à l'US Geological Survey.