Le calmar géant étendu dans notre dos et la queue d'une maquette de baleine noire de 45 pieds au-dessus de nos têtes dans la salle des océans du Musée national d'histoire naturelle nous laissent aisément imaginer que nous sommes assis sur un récif de corail. Mary Hagedorn, une biologiste marine du Smithsonian Conservation Biology Institute, décrit la scène: «Disons qu'il s'agit d'une seule espèce. On peut imaginer Acropora palmata . Ils ressemblent à des séquoias. Ce sont des coraux de mammouths, et il y en a des centaines devant nous.
L'espèce en voie de disparition, également connue sous le nom de corail d'Elkhorn, car ses branches ressemblent à des bois d'élan, se trouve dans des eaux peu profondes dans l'ensemble des Caraïbes. Une fois par an, en août ou en septembre, l’espèce se reproduit sexuellement selon une méthode appelée «frai en diffusion générale». À l’aide de la lune, le coucher du soleil (qu’ils perçoivent au moyen de photorécepteurs) et une substance chimique leur permettant de se «sentir» les unes aux autres, les colonies voisines se synchronisent. leur frai. Pendant deux à quatre nuits, chaque polype corallien d’une colonie libère un paquet d’œufs et de sperme dans la colonne d’eau. Les sacs, décrits par Hagedorn comme des grappes de raisins, dérivent à la surface où ils se cassent, se mélangent avec ceux d'autres colonies et se fertilisent les uns les autres.
Hagedorn a été témoin d'un total de 63 pontes de dix espèces différentes, dont Acropora palmata, dans les Caraïbes et le Pacifique. «Nous en aurons devant nous et peut-être d'autres à gauche et d'autres à droite dans ces populations», dit-elle en agitant les bras comme si elle dirigeait un orchestre de coraux en train de se reproduire dans notre récif imaginaire.
Les récifs coralliens abritent un quart des espèces marines. Ils protègent les rives des ouragans et des tsunamis et constituent une source potentielle de produits biopharmaceutiques. Mais au cours des 30 dernières années, 80% des coraux ont été détruits dans la seule région des Caraïbes. Les maladies des coraux se multiplient à mesure que la qualité de l'eau se dégrade et la combustion de combustibles fossiles augmente la quantité de dioxyde de carbone dissous dans l'eau de mer, ce qui augmente l'acidité de l'eau. Les dépôts squelettiques de coraux, qui forment les récifs, se corrodent dans l’eau acide comme les dents dans les sodas. Environ un tiers de tous les coraux sont en voie d'extinction et certains experts en coraux estiment que nous pourrions perdre les récifs tels que nous les connaissons d'ici 2050.
Il y a sept ans, Hagedorn étudiait le poisson. Toutefois, après avoir réussi à cryoconserver les embryons de poisson, c'est-à-dire les congeler et les conserver pour une utilisation ultérieure, elle a pensé qu'elle pourrait peut-être appliquer certaines des mêmes techniques au corail. En 2004, pour se rapprocher du corail en train de se reproduire, elle s’est déplacée de Washington, DC vers la côte nord-est d’Oahu, où elle est affectée à l’Institut de biologie marine d’Hawaï, à Coconut Island. Elle a créé les premiers dépôts congelés de spermatozoïdes et de cellules embryonnaires de corail. Les «banques de sperme», avec des échantillons de corail d'Elkhorn et de corail de champignon hawaïen, constituent une sorte de police d'assurance, dans la mesure où elles pourraient être engagées dans un, cinquante ou même un millier d'années pour restaurer et ajouter de la diversité génétique aux populations mourantes. «Mon truc, c'est que je prévois le pire et que j'espère le meilleur», dit-elle. «Faire une banque gelée est un si petit prix. Et le coût de ne pas le faire est si astronomique. Cela n'a pas de sens de ne pas le faire.
Hagedorn a été témoin de 63 pontes de 10 espèces différentes dans les Caraïbes et le Pacifique. (Mary Hagedorn) 
Environ un tiers de tous les coraux sont menacés d'extinction et certains experts en coraux estiment que nous pourrions perdre les récifs tels que nous les connaissons d'ici 2050. (Mike Henley au zoo national) 
«Si nous perdons nos récifs coralliens, ce sera le premier écosystème que nous avons perdu du vivant de l'homme. Ce sera sous notre surveillance et la plus grande partie de cela grâce à nous. Je ne pense pas que cela soit acceptable », déclare Hagedorn, à droite. (Jim Daniels) 
Mary Hagedorn a créé les premiers dépôts congelés de sperme de corail. Les «banques de sperme», avec des échantillons de corail d'Elkhorn, présentés ici, et de corail de champignons hawaïen, constituent une sorte de police d'assurance. (Carlos Villoch / Spécialiste Stock / Corbis) Le défi pour Hagedorn est d’être au bon endroit au bon moment. À Oahu, elle est prête à recevoir les coraux champignons hawaïens deux jours après la pleine lune en juin, juillet, août et septembre. Au fil du temps, elle a peaufiné ses méthodes de collecte de gamètes. Lorsque les coraux commencent à se «mettre en place», c'est-à-dire qu'ils commencent à pimper avec des faisceaux d'œufs-sperme prêts à être libérés, Hagedorn et son équipe de plongeurs ont placé des filets fins sur mesure sur chaque corail. Sur le filet se trouve un entonnoir en plastique, fixé à un gobelet à échantillon et à un flotteur. Après la ponte des coraux, les kayakistes collectent les échantillons et les apportent à terre. «Nous espérons vraiment que ce type de processus peut être enseigné à presque tous les scientifiques, qui peuvent le faire dans un petit laboratoire sur la plage», dit-elle.
Le sperme et les ovules ne sont viables que pendant quelques heures. Hagedorn et son équipe travaillent donc rapidement. En laboratoire, une fois que les sacs se sont déchirés, Hagedorn nettoie les ovules et étudie la motilité et la concentration du sperme au microscope, à peu près comme le font les spécialistes de la fertilité humaine. Elle aime habituellement recueillir le sperme de cinq à sept hommes pour le congeler. Si elle travaille avec une nouvelle espèce, Hagedorn teste différents taux de congélation. Le sperme est refroidi de la température ambiante à la température de l'azote liquide, ou moins 324 degrés Fahrenheit, à 10, 20 ou 30 degrés par minute. Elle décongèlera ensuite le sperme, en vérifiera la motilité et déterminera le taux qui donnera le plus grand pourcentage de nageurs forts. Dans le test critique du processus, Hagedorn a utilisé avec succès du sperme de corail congelé pour fertiliser des œufs frais.
Hagedorn congèle également des cellules embryonnaires de corail. Pour ce faire, elle féconde les œufs frais avec du sperme frais et, selon les espèces, attend environ 12 à 24 heures la croissance des embryons. Ensuite, elle sépare les embryons et congèle les cellules embryonnaires. «Nous ne savons pas comment procéder maintenant, mais nous espérons pouvoir, à l'avenir, prendre les cellules embryonnaires qui contiennent des cellules souches de corail et les cajoler en coraux individuels», explique Hagedorn. «J'espère que la biologie des cellules souches humaines évoluera à un rythme si rapide que nous pourrons nous appuyer rapidement sur ces avancées et les appliquer au corail.»
Hagedorn cherche à élargir sa banque hawaïenne pour y inclure le sperme et les cellules embryonnaires de corail de riz, une espèce sujette aux maladies et au blanchiment. En août, pendant deux semaines, elle a visité le laboratoire marin du Smithsonian, le Carrie Bow Cay Marine, au Belize, où elle stockait des coraux de coraux en voie de disparition. «Le moment est venu de collecter», déclare Hagedorn, alors qu'il existe encore une grande diversité génétique dans les coraux de l'océan. "Dans 20 ans, lorsque les populations se seront encore plus écroulées." Hagedorn et le Smithsonian Conservation Biology Institute, en partenariat avec l'Institut australien des sciences de la mer, le zoo Taronga de Sydney et d'autres, créeront une banque de spermatozoïdes congelés. principales espèces de coraux de la grande barrière de corail.
Regardez des images sous-marines époustouflantes au large de la côte du Panama, où les récifs coralliens se reproduisent en une succession d'actions minutieuses.Nancy Knowlton, biologiste de renom dans le domaine des récifs coralliens et titulaire de la chaire de sciences marines du Smithsonian's Sant au Natural History Museum, convient avec Hagedorn que les scientifiques devraient utiliser les outils dont ils disposent pour limiter les pertes de coraux. La cryopréservation, dit-elle, est un «outil très important dans la boîte à outils».
«Les coraux se reproduisent et se reproduisent normalement, et ils n'ont pas besoin de nous pour les aider», explique Knowlton. «Mais étant donné l’état précaire des récifs autour de la planète, il se pourrait bien que pour certaines espèces, en particulier les espèces rares, nous devions faire appel à ces banques cryopréservées pour s’assurer qu’elles ne disparaissent pas.»
Hagedorn travaille également au développement d'autres outils, en perfectionnant une méthode de congélation de petits fragments de coraux d'un à deux millimètres. En plus de se reproduire sexuellement, le corail peut se reproduire de manière asexuée - si une pièce se détache, elle peut s’enraciner dans le fond de l’océan et créer une nouvelle colonie. «Lors de la décongélation, ces petits adultes pourraient être collés et éventuellement devenir reproducteurs d’ici quelques années», explique Hagedorn. Elle milite également pour élever des larves de corail dans les aquariums du monde entier. À Curaçao, un groupe de scientifiques travaillant avec SECORE, un consortium de coraux fondé en 2002 et dont Hagedorn est membre, expérimente l'élevage de coraux dans un environnement semi-naturel, la canalisation dans l'eau d'un récif de manière à exposer les jeunes coraux au agents pathogènes et les variations de température de la nature, sans les prédateurs.
Bien entendu, la cryoconservation et la restauration des coraux doivent aller de pair avec les efforts visant à améliorer la santé des écosystèmes sauvages. «Cela ne sert à rien de mettre de beaux petits coraux juvéniles que vous avez élevés à partir d'ovules et de spermatozoïdes sur le terrain si les conditions qui ont tué les coraux au départ prévalent toujours», explique Knowlton.
Hagedorn aimerait finalement voir la cryoconservation des cellules de corail réalisée à l'échelle mondiale. «Elle m'a beaucoup appris à être passionnée par ce que vous faites et à persévérer pour persévérer et poursuivre vos projets», explique Ginnie Carter, biotechnologue au laboratoire de Hagedorn.
«Si nous perdons nos récifs coralliens, ce sera le premier écosystème que nous avons perdu du vivant de l'homme. Ce sera sous notre surveillance et la plus grande partie de cela grâce à nous. Je ne pense pas que ce soit acceptable », déclare Hagedorn. Elle prend au sérieux le besoin des gens de se sentir personnellement responsables de prendre soin de la terre. «Pour moi, ma contribution est le corail», dit-elle.
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