Les protéines fluorescentes brillent toutes dans ces coraux. Photo de Michael Lesser et Charles Mazel, NOAA Ocean Explorer
Quiconque a fait de la plongée sous-marine ou de la plongée en apnée dans un récif de corail n'oubliera probablement jamais les couleurs éblouissantes et les formes d'un autre monde de ces communautés sous-marines. Abritant quelques-uns des points chauds de la faune les plus diversifiés au monde, les récifs rapportent annuellement 400 milliards de dollars en touristes et aux services écosystémiques qu’ils fournissent, tels que la protection des rives contre les tempêtes et la fourniture d’un habitat au poisson mangé.
Pourtant, il est de notoriété publique que les récifs coralliens du monde entier sont en déclin, à cause de la pollution et du réchauffement rapide des océans. Cependant, pour déterminer le degré de résistance des récifs et concevoir des mesures pour les protéger, il est nécessaire de mesurer avec précision leur état de santé. Les chercheurs ont tendance à recourir à des techniques invasives et dommageables pour comprendre comment les coraux se débrouillent, ou ils effectuent des vérifications sommaires sur le terrain pour déterminer la santé des récifs en se basant uniquement sur la couleur des coraux. Mais maintenant, les scientifiques ont annoncé une nouvelle méthode de détermination de la santé des coraux basée sur la mesure de l'intensité de la lueur fluorescente des coraux.
Oui, lueur. Les coraux produisent naturellement des protéines fluorescentes qui brillent d'un vert pâle lorsqu'on les voit sous une lumière bleue - presque tous les coraux présentent ce phénomène physiologique.
«Il s'agit de la première étude à suivre la dynamique de la fluorescence corallienne et des taux de protéines fluorescentes lors d'un stress thermique. Elle montre que la fluorescence corallienne pourrait être utilisée comme indicateur précoce du stress corallien», a déclaré Melissa Roth, biologiste marine à l'Université de Californie., Berkeley (anciennement de la Scripps Institution of Oceanography de l’Université de Californie à San Diego), dans un courrier électronique. «Étant donné que la fluorescence des coraux peut être mesurée de manière non invasive sur le terrain, elle pourrait constituer un outil important pour la gestion des récifs», a-t-elle déclaré. Roth et son collègue Dimitri Deheyn ont décrit leurs conclusions cette semaine dans Scientific Reports .
Le degré d'éclat d'un corail dépend en grande partie d'un autre groupe d'organismes, les algues dinoflagellées. Les coraux sont en fait un assemblage symbiotique et ces algues dinoflagellés microscopiques - les dinoflagellés aident les coraux à se nourrir, ce qui alimente la croissance des récifs coralliens. Les micro-organismes sont également responsables de la couleur brunâtre typique des coraux.
Mais les dinoflagellés peuvent quitter le navire en raison de facteurs de stress tels que l’augmentation de la température, phénomène connu sous le nom de blanchissement des coraux. Laissés à eux-mêmes sans l'aide de leur revêtement en dinoflagellés, la peau naturellement blanche des coraux devient clairement visible. Le corail peut vivre un peu après un exode dinoflagellé, mais pas pour longtemps. Si les algues ne reviennent pas, le corail mourra.
Sachant cela, Roth et Deheyn ont décidé d'étudier comment la fluorescence des coraux pourrait refléter l'état actuel d'un corail et ses relations avec les dinoflagellés. Ils ont choisi d'utiliser l' Acropora yongei, un corail à branches ramifiées, dans leurs expériences, car c'est souvent l'un des premiers coraux qui montre des signes de stress et de décoloration dans un récif. Ils ont soumis des coraux individuels à l'une des deux configurations expérimentales différentes de leur laboratoire. Dans certains récipients, ils pilonnaient les coraux avec de l’eau froide et dans d’autres, ils les aspergeaient dans de l’eau chaude. Un autre groupe de coraux a servi de contrôle. Ensuite, ils ont laissé les coraux mariner dans leurs eaux à température contrôlée pendant près de trois semaines.
Les chercheurs ont découvert une corrélation nette entre le degré de blanchiment et la concentration des protéines fluorescentes d'un corail, ce qui a ensuite déterminé la force de sa lueur. Au cours des 4 à 5 premiers jours, la concentration en protéines fluorescentes et l'éclat des coraux traités à froid et à chaud ont chuté. Mais à la fin de l'expérience de 20 jours, les coraux stressés par le froid s'étaient acclimatés et avaient retrouvé leur niveau de fluorescence normal. En revanche, les coraux stressés par la chaleur se sont décolorés et ont commencé à briller encore plus fortement, probablement parce que leurs communautés de dinoflagellés ne bloquaient plus la fluorescence sous-jacente du corail. Comme une supernova avant l'effondrement final d'une étoile, les coraux émettent un flot continu de lueurs intenses juste avant leur disparition inévitable.
Les images de coraux sous une lumière blanche (panneaux de gauche) et une lumière bleue (panneaux de droite) montrent comment les coraux soumis à un stress thermique ont fini par blanchir et ont augmenté leur lueur fluorescente à la fin de l'expérience. Photo de Melissa Roth, rapports scientifiques
Après la mort, la lueur cesse. Dans un système de récif, le corail blanc d'os serait progressivement masqué par un film d'algues vertes recouvrant les ruines de l'organisme maintenant décédé.
Une fois que les coraux commencent à blanchir, les défenseurs de l'environnement ou les gestionnaires de la faune ont peu d'options pour aider les récifs alors qu'ils commencent à décliner et finissent souvent par mourir. Mais s'ils détectent le problème à l'avance, ils pourraient essayer d'aider le corail avec des stratégies telles que l'ombrage avec des structures artificielles ou des sédiments, l'ajout d'antioxydants à l'eau ou l'introduction de dinoflagellés plus robustes, bien que les études scientifiques validant ces méthodes de sauvetage potentielles fassent largement défaut.
Roth espère que cette nouvelle découverte pourra être utilisée pour prévenir l’effondrement du récif, et servira en quelque sorte de canari dans la mine de charbon pour les coraux en détresse. «Les gestionnaires pourraient se concentrer sur les coraux les plus sensibles d’un récif, comme les coraux ramifiés, et rechercher des baisses rapides de fluorescence comme signe précoce de stress», a déclaré Roth. Cela leur donnerait environ une semaine de temps pour agir avant le début du blanchiment. «Le blanchiment serait comme une crise cardiaque», a-t-elle expliqué. "Vous préférez détecter les signes d'hypertension artérielle ou d'obstruction des artères pour traiter et éviter une crise cardiaque."
Les gestionnaires qui souhaitent visualiser l'état de santé de leur récif peuvent observer la lueur en utilisant une lampe de poche bleue et un filtre jaune par-dessus leur masque de plongée, ou bien filmer le phénomène avec une caméra équipée de ces mêmes fonctionnalités. Par exemple, si les gestionnaires remarquent la baisse initiale de la lueur des coraux indiquant un problème imminent, des mesures immédiates pourraient éventuellement être prises pour tenter de sauver le récif.
«L’idée est donc que nous pouvons utiliser la fluorescence des coraux comme indicateur précoce de la santé des coraux avant le blanchiment, ce qui pourrait donner aux responsables le temps de faire quelque chose s’ils souhaitent prendre des mesures pour protéger le récif. De toute évidence, cela pourrait être difficile à grande échelle », a-t-elle expliqué, ajoutant que« à mesure que les récifs se dégradent, le peu qui nous reste peut être protégé de manière plus agressive ».
Les auteurs écrivent qu'il est nécessaire de poursuivre les recherches sur la manière dont ces résultats pourraient s'appliquer à d'autres espèces de coraux. Ils espèrent également que les études futures associeront biologie et ingénierie pour permettre de concevoir un système d’imagerie numérique qui capture et quantifie mieux la mesure dans laquelle les coraux changent de luminosité.
