Evolution de la photosynthèse dans les océans : le cas de la cyanobactérie Synechococcus
Une équipe de recherche de la Station biologique de Roscoff (Sorbonne Université/CNRS) vient de mettre en évidence d’importants mécanismes évolutifs qui ont permis à l’une des cyanobactéries les plus abondantes sur Terre, Synechococcus, de coloniser les océans de l’équateur aux cercles polaires. Ces travaux ont été publiés le 13 septembre 2021 dans PNAS.
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Christophe Six, chercheur à la Station biologique de Roscoff, maître de conférences à Sorbonne Université
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Marion Valzy, service presse Sorbonne Université
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Claire de Thoisy-Méchin, service presse Sorbonne Université
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Le phytoplancton marin, indispensable à la vie marine, est à l'origine de la majeure partie du pompage biologique de carbone des océans dans le monde à travers le processus de photosynthèse. La cyanobactérie Synechococcus, un genre de phytoplancton très abondant qui fournit une quantité notable de l’oxygène de la planète, a adapté son utilisation de la lumière pour coloniser différentes niches thermiques dans les océans.
L’étude menée par des chercheuses et chercheurs de la Station biologique de Roscoff montre que les cyanobactéries Synechococcus tropicales sont très sensibles au froid et sont incapables de croître en-dessous de 16°C tandis qu’en milieux chauds, elles possèdent la faculté de se diviser très rapidement en augmentant de manière considérable leur activité photosynthétique.
« La réactivité des cellules tropicales de Synechococcus marins à une augmentation de température est impressionnante ! Les cultures se colorent d’un rose intense et nous avons mesuré les taux de croissance les plus hauts jamais observés pour ces cyanobactéries », souligne Christophe Six, maître de conférences à Sorbonne Université et chercheur à la Station biologique de Roscoff.
Les Synechococcus habitant les mers subpolaires, elles, poussent moins vite mais peuvent survivre à des températures en-dessous de 8°C. L’équipe de recherche de la Station biologique de Roscoff a mis en évidence que ces cyanobactéries utilisent une protéine photoprotectrice appelée OCP (Orange Carotenoid Protein) qui leur permet de mieux réguler leur photosynthèse à basse température. L’étude fait ressortir que le facteur température a considérablement influencé l’évolution de cette protéine photosynthétique dans les océans, suggérant ainsi que la régulation de la photosynthèse est un verrou important dans les processus d’adaptation aux changements climatiques. « Notre étude met en évidence des mécanismes fondamentaux d’adaptation du plancton photosynthétique marin, qui risquent d’être modifiés en réponse au réchauffement global des océans », ajoute Christophe Six.
Qu’est-ce qu’une cyanobactérie ?
Les cyanobactéries sont des bactéries très particulières car capables de faire la photosynthèse. Elles ont colonisé la plupart des écosystèmes illuminés et sont à l’origine du chloroplaste des plantes terrestres. Ce sont aujourd’hui les organismes photosynthétiques numériquement les plus abondants de notre planète, lesquels, par conséquent, jouent un rôle primordial dans la régulation globale du climat.
Référence:
Marine Synechococcus picocyanobacteria: Light utilization across latitudes
Christophe Six, Morgane Ratin, Dominique Marie, and Erwan Corre, PNAS, September 13, 2021
DOI : https://www.pnas.org/content/118/38/e2111300118
