Un plancton infecté par un virus influence la formation des nuages

Selon une nouvelle étude, une espèce de phytoplancton marin qui éclate après avoir contracté un virus pourrait jouer un rôle dans la régulation du climat de la Terre.

L’Emiliania huxleyi est un type d’organisme unicellulaire semblable à une algue, appelé coccolithophore, qui est omniprésent dans les océans du monde. Dans de bonnes conditions, elle se multiplie rapidement pour former des groupements géants, connus sous le nom d’efflorescence, dont la superficie peut atteindre plusieurs milliers de kilomètres carrés.

Image d’entête : L’espèce de phytoplancton Emiliana huxleyi. (Alison R. Taylor/ Wikimedia)

Lorsque ces efflorescences sont infectées par le virus appelé E. huxleyi (EhV), les coccolithophores éclatent. Leurs exosquelettes de carbonate de calcium, ou coccolithes, sont ensuite dispersés dans la colonne d’eau.

Image au microscope électronique à balayage d’une coccolithe aéroporté capturé dans le système du laboratoire de cette étude. (Miri Trainic)

Ainsi transformés en une fine pulvérisation de particules en suspension, les fragments de l’exosquelette sont dits aérosolisés. Des recherches publiées menées par des chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences et de l’université hébraïque de Jérusalem, en Israël, montrent que dans cet état, ils peuvent contribuer à promouvoir la formation de nuages et potentiellement altérer les processus atmosphériques.

Les résultats renforcent l’idée que tout est lié dans le système terrestre, explique le coauteur Ilan Koren :

Nos expériences suggèrent que l’écologie de l’océan peut fortement affecter les flux de particules biologiques dans l’atmosphère. Cette étude montre que l’énorme potentiel de ces liens est important.

Les aérosols marins sont un élément clé du système climatique de la planète. Cependant, de précédentes études n’étaient pas d’accord sur la mesure dans laquelle la formation d’aérosols est influencée par l’activité microbienne marine localisée. Il est encore moins certain que les interactions entre les communautés microbiennes, le plancton et les virus par exemple, affectent les propriétés physiques et chimiques des aérosols qui se forment.

Pour étudier cette question, une équipe de chercheurs dirigée par Miri Trainic a mené une expérience. En laboratoire, ils ont commencé avec des cultures d’E. huxleyi dans l’eau de mer. La moitié d’entre eux ont été exposés à l’EhV, l’autre moitié étant conservée comme témoins.

En un jour, les planctons infectés se sont rapidement débarrassés de leurs exosquelettes, perdant 25 % plus de coccolithes que leurs homologues non infectés. Au cours de la semaine de croissance suivante, la concentration de coccolithes dans l’eau de mer a continué d’augmenter pour les cultures d’E. huxleyi infectées, mais pas pour les témoins.

Ensuite, les scientifiques ont utilisé un système de bulles pour mesurer le nombre de coccolithes qui sont devenues des aérosols dans les deux groupes. Les résultats étaient similaires à ceux de l’expérience de croissance : les concentrations de coccolithes dans les aérosols des échantillons infectés étaient d’un ordre de grandeur plus élevé que chez les témoins.

La taille et la forme des coccolithes aident à expliquer pourquoi ils sont si faciles à transporter dans l’air. Leurs grandes structures en forme de plaques les amènent à se déposer hors de l’atmosphère à un rythme environ 25 fois plus lent que les particules de sel marin de même dimension.

En restant en suspension plus longtemps, les coccolithes augmentent la fenêtre d’opportunité de réactions chimiques dans l’atmosphère.

De plus, les coccolithes surpassent le sel marin en termes de contribution au volume et à la surface de l’aérosol. Bien que le sel soit le composant inorganique dominant des aérosols marins, les « coccolithes peuvent être aussi importantes », estiment les chercheurs, lorsqu’il s’agit de processus atmosphériques qui dépendent de la surface des aérosols.

L’étude est la première à montrer que les changements atmosphériques à grande échelle peuvent être attribuables à des rétroactions entre organismes microscopiques pendant la floraison.

Il est important de tester ces processus à plus grande échelle, selon Koren :

Le prochain défi sera de mieux les comprendre et les quantifier en haute mer .

L’étude publiée dans iScience : Infection Dynamics of a Bloom-Forming Alga and Its Virus Determine Airborne Coccolith Emission from Seawater.