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Les algues glaciaires : un rôle crucial dans l’absorption des nutriments et l’accélération de la fonte des glaces

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Un métabolisme ultra-efficace révélé par imagerie cellulaire

Menée par des chercheurs du CNRS Terre & Univers en collaboration avec des équipes européennes, cette étude s’est appuyée sur des techniques d’imagerie cellulaire pour analyser la composition en carbone, azote et phosphore des algues glaciaires. En mesurant leurs taux d’assimilation des nutriments, l’étude a montré que ces algues accumulent du phosphore intracellulaire et présentent des ratios carbone/nutriments exceptionnellement élevés. Ces caractéristiques indiquent une stratégie physiologique parfaitement bien adaptée aux environnements pauvres en nutriments des surfaces glaciaires. 

Vue d'ensemble du site d'échantillonnage et de la configuration expérimentale sur la calotte glaciaire du Groenland.
Vue d’ensemble du site d’échantillonnage et de la configuration expérimentale sur la calotte glaciaire du Groenland. Crédit : Laura Halbach

Des conséquences directes sur la fonte des glaces

La calotte glaciaire du Groenland est actuellement la principale source de l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale. Au cours de la dernière décennie, des études ont montré que les floraisons algales sur sa marge occidentale réduisent l’albédo de la glace, entrainant une augmentation moyenne de 13 % des taux de fonte. L’étude met en lumière la capacité des Ancylonema spp à prospérer dans des conditions pauvres en nutriments, ce qui pourrait favoriser leur expansion avec le réchauffement climatique.

James Bradley et Rey Mourot collectant des échantillons de neige et de glace du glacier Foxfonna, Svalbard.
James Bradley et Rey Mourot collectant des échantillons de neige et de glace du glacier Foxfonna, Svalbard. Crédit : James Bradley

Une stratégie de survie hors norme pour un environnement extrême

Cette nouvelle étude met en évidence la manière dont ces micro-organismes particulièrement résilients optimisent l’absorption des nutriments, assurant leur survie et leur développement malgré les conditions oligotrophes de la glace. Ces découvertes suggèrent que leur croissance n’est pas freinée par la disponibilité des maconutriments, ce qui signifie que toute nouvelle  surface de glace exposée pourrait potentiellement être colonisée. Ce phénomène contribue à accentuer la fonte des glaciers et, par conséquent, l’élevation du niveau de la mer en réponse au réchauffement climatique.

Cette étude a été dirigée par Dr. Laura Halbach (Max Planck Institute for Marine Microbiology, Brême) en collaboration avec des scientifiques européens, et soutenue par le Conseil Européen de la Recherche (ERC) dans le cadre du projet Deep Purple.

Des microalgues qui accélèrent la fonte des glaces
11.04.2025
Interview de Rey Mourot et James Bradley, chercheurs CNRS affectés au MIO Institut Méditerranéen d’Océanologie. Au Groenland, des microalgues pigmentées glaciaires se propagent sans apport externe de nutriments, intensifiant ainsi l’assombrissement de la glace et accélérant sa fonte.

Le changement climatique : une menace avérée pour le plancton calcifiant

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Le changement climatique exerce une pression croissante sur les écosystèmes marins, affectant notamment les foraminifères planctoniques, des micro-organismes essentiels au cycle du carbone océanique. Une étude récente, menée par le centre de recherche CEREGE à Aix-en-Provence (Université Aix-Marseille, CNRS, IRD & INRAE), la Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité (FRB) au sein du Centre de Synthèse et d’Analyse sur la Biodiversité (CESAB) à Montpellier, ainsi que l’Institut Max Planck de Chimie à Mayence (Allemagne), révèle que les populations de foraminifères diminuent à un rythme sans précédent en raison du réchauffement et de l’acidification des océans. Les niveaux élevés de CO₂, responsables de l’acidification des eaux, compliquent la formation des coquilles de ces organismes unicellulaires, menaçant leur survie. Ces sentinelles climatiques migrent vers des eaux plus fraîches pour tenter de s’adapter, mais les changements environnementaux se produisent plus rapidement qu’elles ne peuvent s’y ajuster.

L’équipe internationale, composée de scientifiques français, allemands, néerlandais, japonais et espagnols, a analysé près de 200 000 échantillons de foraminifères collectés depuis 1910 afin d’étudier leur réponse au changement climatique. L’étude, récemment publiée dans la revue Nature, montre que ces espèces migrent vers les pôles, en quête d’eaux moins chaudes, à un rythme pouvant atteindre 10 kilomètres par an. En examinant des profils verticaux, les chercheurs ont également constaté que certaines espèces se déplacent plus en profondeur dans l’océan pour échapper au réchauffement des températures de surface. Malgré ces déplacements, les populations de foraminifères ont diminué de 25 % au cours des 80 dernières années. Les espèces tropicales sont les plus touchées, car le réchauffement intense dans ces régions perturbe probablement leurs cycles reproductifs, entraînant un déclin majeur.

Les chercheurs estiment que d’ici la fin du XXIe siècle, de nombreuses espèces de foraminifères planctoniques pourraient être confrontées à des conditions environnementales sans précédent, dépassant potentiellement leurs seuils de survie. Cela pourrait conduire à de nouvelles extinctions dans les régions tropicales, avec des répercussions conséquentes sur les écosystèmes marins et le stockage du carbone. L’augmentation des niveaux de CO₂ dans l’océan, limite la formation de carbonate de calcium, un composant essentiel pour la construction des coquilles des foraminifères. La production réduite de coquilles de foraminifères planctoniques pourrait ainsi réduire la quantité de carbone piégée dans les fonds marins. Néanmoins, certaines espèces pourraient migrer vers les régions polaires à la recherche d’eaux plus fraîches, favorables à leur développement.

Des questions clés subsistent quant à la manière dont ces espèces s’adapteront à une acidification extrême et à des environnements en rapide évolution. Cela met en lumière la nécessité de recherches supplémentaires sur leurs stratégies d’adaptation et les efforts de conservation pour protéger les écosystèmes marins face au changement climatique en cours.

Cette recherche a été financée par la Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité (FRB) au sein du Centre de Synthèse et d’Analyse sur la Biodiversité (CESAB) et cofinancée par l’Institut Max Planck de Chimie (MPIC) à Mayence, en Allemagne, le programme CNRS-INSU LEFE et l’Initiative d’Excellence d’Aix-Marseille Université – A*MIDEX.

Année de la mer, toutes nos ressources

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Afin d’informer la société et de partager avec les publics les derniers développements de ces recherches, nous réalisons régulièrement, en parallèle de nos communiqués de presse et de nos événements, des outils de partages de connaissances. Dans le cadre de l’année de la mer nous les avons regroupées pour vous sur cette page.

Bandes-dessinées et petite histoire

Cocotte en papier

Contenus pédagogiques

Expositions disponibles à l’itinérance

Podcasts

Posters de la science

Sciences participatives

Vidéos

Olivier Sulpis, parmi les 7 lauréats de la bourse européenne Starting Grant 2024 en Provence

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Liste des 7 lauréats Starting hébergés par le CNRS en Provence :

  • Hugo Bisio Sabaris, chargé de recherche au laboratoire Information génomique et structurale (IGS)1
  • Fanny Cazettes, chargée de recherche à l’Institut de neurosciences de la Timone (INT)1
  • Isabelle Dautriche, chargée de recherche au Centre de recherche en psychologie et neurosciences (CRPN)1
  • Maud Gratuze, chargée de recherche à l’Institut de neurophysiopathologie (INP)1
  • Baptiste Libé-Philippot, chargé de recherche à l’Institut de biologie du développement de Marseille (IBDM)1
  • Ashleigh Shannon, chargée de recherche au laboratoire Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB)1
  • Olivier Sulpis, chargé de recherche au Centre de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement (CEREGE)2
    Projet Deep-C : Deep-sea carbonates under pressure: mechanisms of dissolution and climate feedback

Portrait

Olivier Sulpis a obtenu son doctorat en géochimie aquatique à l’Université McGill, à Montréal. Il a ensuite travaillé aux Pays-Bas, à l’Université d’Utrecht en tant qu’associé de recherche. Il est spécialiste de la dissolution des sédiments marins à l’Anthropocène. Cette dissolution sera le principal puits du CO2 d’origine humaine d’ici 100 à 1000 ans. Ses travaux ont permis de comprendre et anticiper le lien entre sédiments et CO2 et ont accompagné l’explosion de l’intérêt pour les méthodes de captation du CO2 basées sur l’accélération des puits de carbone naturels. En parallèle de ses recherches fondamentales, Olivier Sulpis a travaillé avec plusieurs organisations internationales implémentant des méthodes d’alcalinisation de l’océan dans le but d’en augmenter sa capacité à capter du CO2, ou encore des nouvelles sources d’énergie renouvelable en mer. Olivier Sulpis enseigne à Aix-Marseille Université, afin de donner aux jeunes générations les outils nécessaires pour accélérer la transition énergétique et environnementale. En parallèle du projet Deep-C, Olivier Sulpis est coresponsable d’un groupe de travail auprès du Centre de synthèse et d’analyse sur la biodiversité portant sur les gastéropodes marins, ainsi que d’un groupe de travail auprès du Conseil maritime européen portant sur l’évaluation des techniques de captation du CO2 par l’océan.

Projet Deep-C (Horizon Europe – ERC StG 101162777)
Deep-sea carbonates under pressure: mechanisms of dissolution and climate feedback

Alors que la crise du changement climatique s’amplifie, il est impératif de comprendre et d’atténuer les flux de dioxyde de carbone (CO2). Un aspect moins connu et pourtant important de cette crise réside dans le rôle des vastes étendues de sédiments marins qui recouvrent les deux tiers de la surface de la Terre. Un élément clé de ces sédiments est le carbonate de calcium (CaCO3), une famille de minéraux qui constitue les coquilles et les squelettes des organismes marins. Les émissions de CO2 entraînent une acidification des océans, déclenchant la dissolution du CaCO3 qui, à son tour, neutralise le CO2, agissant comme un puits de CO2 crucial sur des échelles de temps millénaires. Cependant, les mécanismes et le rythme de cette dissolution restent inconnus en raison de la complexité liée aux hautes pressions de l’océan profond et aux communautés bactériennes méconnues qui interviennent dans le processus de dissolution. Le projet Deep-C vise à comprendre la dissolution du CaCO3 en eaux profondes, ouvrant ainsi la voie à une compréhension plus approfondie et à une atténuation potentielle des impacts du changement climatique. En se concentrant sur les domaines abyssal et hadal (domaine des fosses océaniques), cette recherche innovante vise à dévoiler la nature et le taux de dissolution du CaCO3 à l’aide de réacteurs expérimentaux à haute pression. Ces réacteurs, qui simulent la pression et la température des environnements en eaux profondes, constituent une alternative fiable aux études sur le terrain. Grâce à l’intégration de capteurs de pointe et à l’utilisation de techniques avancées d’imagerie du CaCO3, nous générerons des données précises et continues sur les processus biogéochimiques en cours. En hébergeant des cultures bactériennes dans les réacteurs, à côté de grains de CaCO3 naturels, ce projet permettra d’approfondir les mécanismes de dissolution. Les résultats obtenus devraient permettre d’affiner un modèle biogéochimique global, et ainsi favoriser une meilleure compréhension du rôle de l’océan dans la séquestration du carbone et faire avancer les efforts mondiaux en vue d’une atténuation efficace du changement climatique.

Portée et contexte de Deep-C (à gauche). Préservation du CaCO3 dans les sédiments marins et position des horizons de saturation en aragonite et en calcite en fonction de la profondeur de l'eau. Les formes blanches représentent des grains de CaCO3.
Portée et contexte de Deep-C (à gauche).
Préservation du CaCO3 dans les sédiments marins et position des horizons de saturation en aragonite et en calcite en fonction de la profondeur de l’eau. Les formes blanches représentent des grains de CaCO3.
1. Aix-Marseille Université/CNRS
2. Aix-Marseille Université/CNRS/IRD/INRAE