Les scientifiques découvrent un cycle des hydrocarbures immense et inconnu qui se cache dans les océans

Dans le terrible sillage d’une marée noire, ce sont généralement les plus petits organismes qui font le plus gros du nettoyage.

Étonnamment, les scientifiques en savent très peu sur les outils dont disposent ces minuscules équipes de nettoyage.

Mais aujourd’hui, grâce à une nouvelle étude, les chercheurs ont découvert un tout nouveau cycle d’émissions naturelles d’hydrocarbures et de recyclage facilité par une gamme variée de minuscules organismes – ce qui pourrait nous aider à mieux comprendre comment certains microbes ont le pouvoir de nettoyer les dégâts qu’une marée noire laisse dans l’océan.

« Deux types de cyanobactéries marines seulement ajoutent jusqu’à 500 fois plus d’hydrocarbures dans l’océan par an que la somme de tous les autres types d’apports de pétrole dans l’océan, y compris les suintements naturels de pétrole, les déversements de pétrole, le déversement de carburant et le ruissellement de la terre », a déclaré le scientifique Connor Love de l’université de Californie à Santa Barbara (UCSB).

Mais contrairement aux contributions humaines plus familières des hydrocarbures dans notre océan, il ne s’agit pas d’un déversement local à sens unique.

Ces hydrocarbures, principalement sous forme de pentadécane (nC15), sont répartis sur 40 % de la surface de la Terre, et d’autres microbes s’en régalent. Ils sont constamment recyclés de telle manière que Love et ses collègues estiment que seulement 2 millions de tonnes métriques environ sont présentes dans l’eau à tout moment.

« Tous les deux jours, vous produisez et consommez tout le pentadécane présent dans l’océan », explique M. Love.

Aujourd’hui, les empreintes d’hydrocarbures de l’humanité se retrouvent dans la plupart des aspects de notre environnement. Nous émettons ces molécules composées uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène de nombreuses façons – la majeure partie par l’extraction et l’utilisation de combustibles fossiles, mais aussi par les plastiques, la cuisine, les bougies, la peinture, et la liste est longue.

Il ne devrait donc pas être très surprenant que des traces de nos propres émissions aient noyé notre capacité à voir l’immense cycle des hydrocarbures qui se produit naturellement dans nos océans.

Il a fallu à Love et à ses collègues un certain effort pour identifier clairement ce cycle global pour la première fois.

Loin de la plupart des sources humaines d’hydrocarbures, dans les eaux subtropicales pauvres en nutriments de l’Atlantique Nord, l’équipe a dû positionner le navire sur lequel elle a prélevé des échantillons face au vent, de sorte que le carburant diesel qui contient également du pentadécane n’a pas contaminé les sept sites d’étude. Personne n’a été autorisé à cuisiner, à fumer ou à peindre sur le pont pendant les prélèvements.

« Je ne sais pas si vous avez déjà été sur un navire pendant une période prolongée, mais vous peignez tous les jours », a expliqué le scientifique David Valentine de l’UCSB. « C’est comme le Golden Gate Bridge : Vous commencez à une extrémité et le temps que vous arriviez à l’autre, il est temps de recommencer. »

De retour sur terre, les chercheurs ont pu confirmer que le pentadécane présent dans leurs échantillons d’eau de mer était d’origine biologique, en utilisant un chromatographe en phase gazeuse.

En analysant leurs données, ils ont constaté que les concentrations de pentadécane augmentaient avec l’abondance des cellules de cyanobactéries, et que la répartition géographique et verticale de l’hydrocarbure était conforme à l’écologie de ces microbes.

Les cyanobactéries Prochlorococcus et Synechococcus sont responsables d’environ un quart de la conversion de l’énergie solaire en matière organique (production primaire) dans l’océan mondial et les cultures de laboratoire précédentes ont révélé qu’elles produisaient du pentadécane dans le processus.

Valentine explique que les cyanobactéries utilisent probablement le pentadécane comme un composant plus puissant pour les membranes cellulaires très courbées, comme celles que l’on trouve dans les chloroplastes (l’organite qui fait la photosynthèse).

Le cycle du pentadécane dans l’océan suit également le cycle diel de ces cyanobactéries – leur migration verticale dans l’eau en réponse aux changements d’intensité lumineuse tout au long de la journée.

Ensemble, ces résultats suggèrent que les cyanobactéries sont en effet la source du pentadécane biologique, qui est ensuite consommé par d’autres micro-organismes qui produisent le dioxyde de carbone que les cyanobactéries utilisent ensuite pour poursuivre le cycle.

L’équipe de M. Love a identifié des douzaines de bactéries et d’archées de surface qui ont fleuri en réponse à l’ajout de pentadécane dans leurs échantillons.

Ils ont ensuite fait des tests pour voir si les microbes consommateurs d’hydrocarbures pouvaient également décomposer le pétrole. Les chercheurs ont ajouté un hydrocarbure de pétrole à des échantillons de plus en plus proches des zones d’infiltration active du pétrole, dans le Golfe du Mexique.

Malheureusement, seuls les échantillons de mer provenant de zones déjà exposées à des hydrocarbures non biologiques contenaient des microbes qui fleurissaient en réponse à la consommation de ces molécules.

Les tests ADN ont montré que les gènes censés coder les protéines capables de dégrader ces hydrocarbures différaient selon les microbes, avec un contraste évident entre ceux qui mangeaient des hydrocarbures biologiques et ceux qui dévoraient les hydrocarbures d’origine pétrolière.

« Nous avons démontré qu’il existe un cycle massif et rapide des hydrocarbures dans l’océan, et qu’il est distinct de la capacité de l’océan à réagir à l’apport de pétrole », a déclaré Valentine.

Les chercheurs ont commencé à séquencer les génomes des microbes de leur échantillon afin de mieux comprendre l’écologie et la physiologie des créatures impliquées dans le cycle naturel des hydrocarbures de la Terre.

« Je pense que ces résultats révèlent à quel point nous ignorons l’écologie de nombreux organismes consommateurs d’hydrocarbures », a déclaré M. Love.

Cette recherche a été publiée dans Nature Microbiology.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche