Symbiodinium et l'alliance du corail et de l'algue
Placez une colonie de corail en bonne santé devant la lumière et vous ne regardez pas un seul animal. À l'intérieur de presque chaque cellule de ce corail vivent des foules d'algues unicellulaires, si densément tassées qu'elles donnent au tissu sa teinte brune, dorée ou verdâtre. Ces algues, appelées collectivement zooxanthelles et dominées par la famille de dinoflagellés Symbiodiniaceae, sont la raison même pour laquelle un récif corallien peut exister. L'alliance entre un animal simple et un microbe photosynthétique compte parmi les relations les plus lourdes de conséquences de tout l'océan, et la comprendre, c'est saisir à la fois la productivité extraordinaire des récifs et leur fragilité dans une mer qui se réchauffe.
L'algue à l'intérieur de l'animal
Les zooxanthelles ne sont pas des plantes au sens courant, mais des dinoflagellés photosynthétiques, un groupe de micro-organismes marins pour la plupart libres. Chez les coraux, elles s'installent à l'intérieur des cellules du gastroderme, cette couche interne de tissu qui tapisse la cavité digestive. Elles y sont à l'abri des brouteurs et baignées dans un milieu chimique stable. Le genre qu'on appelait autrefois simplement Symbiodinium se comprend aujourd'hui comme une famille entière regroupant plusieurs genres distincts, dont Cladocopium et le remarquablement tolérant à la chaleur Durusdinium. Ce reclassement fut le fruit d'années de travaux génétiques montrant que ce qui semblait un seul organisme était en réalité une lignée variée aux physiologies très différentes.
Un même corail héberge souvent plusieurs types de symbiontes à la fois, et ce mélange peut évoluer avec le temps. Cette souplesse compte, car les algues ne supportent pas toutes les mêmes conditions de lumière et de température, et la communauté que porte un corail influence sa manière d'affronter le stress.
Un échange écrit en sucre
Le cœur de la relation est un troc. Les algues captent la lumière du soleil et, par la photosynthèse, fixent le dioxyde de carbone dissous en composés organiques riches en énergie : sucres simples, glycérol, acides aminés et lipides. Une grande part de cette production photosynthétique passe directement à l'animal hôte, qui s'en sert pour alimenter sa respiration, sa croissance et l'édification de son squelette calcaire. Chez de nombreux coraux d'eaux peu profondes, les algues fournissent la très grande majorité des besoins énergétiques quotidiens de l'animal, bien plus que le corail ne pourrait jamais en tirer en capturant du plancton avec ses tentacules.
En retour, le corail offre aux algues un logis sûr et un apport régulier des matières premières qu'exige la photosynthèse. Les déchets métaboliques de l'animal, riches en azote et en phosphore, deviennent l'engrais de ses locataires, et le dioxyde de carbone qu'il rejette nourrit leur fixation du carbone. C'est une boucle close et économe : des nutriments qui seraient autrement perdus sont recyclés encore et encore au sein des mêmes quelques cellules.
Bâtir des récifs dans un désert nutritif
Cet échange résout une énigme qui a longtemps troublé les naturalistes. Les récifs tropicaux prospèrent dans certaines des eaux les plus claires, les plus bleues et les plus pauvres en nutriments de la planète, des mers si stériles que presque rien d'autre n'y pousse en abondance. Comment les écosystèmes les plus riches de l'océan peuvent-ils se trouver dans ce qui équivaut à un désert marin ?
La réponse est la symbiose. En recyclant les nutriments en interne et en puisant l'énergie directement dans la lumière solaire, l'alliance du corail et de l'algue contourne la pauvreté de l'eau environnante. Les coraux deviennent, en somme, des capteurs solaires qui se fertilisent eux-mêmes. Cette économie intérieure leur permet de déposer le carbonate de calcium assez vite pour ériger ces vastes structures tridimensionnelles qui abritent un quart de toutes les espèces marines. Ôtez les algues et toute la machine cale ; le corail peut survivre un temps sur le plancton capturé, mais il ne bâtit plus de récif au même rythme.
D'où vient la couleur
Les tons bruns, dorés et olive d'un récif vivant sont en grande partie la couleur des symbiontes eux-mêmes et des pigments photosynthétiques qu'ils portent. Les coraux fabriquent aussi leurs propres protéines fluorescentes et colorées, qui peuvent protéger les algues d'un excès de lumière et donnent à certaines espèces leurs bleus et leurs roses éclatants, mais la teinte de fond ordinaire de la plupart des coraux bâtisseurs remonte à la densité des algues dans leur tissu. Voilà pourquoi un corail blanchi vire à un blanc cru, presque papier : les algues pigmentées disparues, il ne reste de visible que le tissu translucide du corail tendu sur son squelette blanc.
Quand l'alliance se rompt
La symbiose est puissante, mais aussi finement équilibrée, et le stress thermique est son principal ennemi. Lorsque la température de l'eau grimpe ne serait-ce que d'environ un degré au-dessus du maximum estival local et s'y maintient pendant des semaines, la photosynthèse à l'intérieur des algues commence à se dérégler. L'appareil de captage de la lumière se met à produire des molécules d'oxygène réactives plus vite que les deux partenaires ne parviennent à les neutraliser. Plutôt que de tolérer ce dommage chimique intérieur, le corail expulse ses algues, ou bien celles-ci se dégradent et disparaissent. Le tissu devient transparent, le squelette blanc transparaît, et l'on dit que le corail a blanchi.
Le blanchissement, en soi, n'est pas la mort. Un corail blanchi est encore vivant, mais il a perdu le partenaire qui lui fournit l'essentiel de sa nourriture. Si des conditions plus fraîches reviennent vite, les coraux peuvent être recolonisés par les algues et se rétablir. Si la chaleur persiste, le corail affamé s'affaiblit, devient vulnérable aux maladies et peut finir par mourir. Les blanchissements de masse, déclenchés par des vagues de chaleur marine sur des régions entières, sont devenus la menace déterminante pour les récifs du monde entier, et leur fréquence augmente à mesure que l'océan se réchauffe.
Diversité, remaniement et limites de la résilience
Tous les symbiontes ne réagissent pas de la même façon à la chaleur, et c'est une source de prudente espérance. Certaines lignées, notamment quelques membres de Durusdinium, supportent des températures plus élevées que d'autres. Après un épisode de blanchissement, un corail peut être recolonisé par un mélange d'algues plus tolérant à la chaleur, un processus qu'on nomme parfois remaniement symbiotique et qui peut relever le seuil thermique futur de la colonie.
Il y a toutefois une contrepartie. Les symbiontes plus robustes livrent souvent moins d'énergie photosynthétique à l'hôte, de sorte qu'un corail plus résistant à la chaleur peut croître plus lentement. La résilience par la diversité des symbiontes est réelle mais partielle ; elle peut offrir du temps aux coraux, non l'immunité. L'arithmétique de fond reste sévère, car le rythme du réchauffement océanique peut dépasser celui auquel les récifs s'ajustent. Protéger l'alliance revient en définitive à limiter le stress thermique qui la brise, tout en réduisant la pollution et les dommages physiques qui rendent le rétablissement plus difficile.
Ainsi compris, un récif corallien est moins un mur de pierre qu'une collaboration vivante, une trêve entre l'animal et l'algue renouvelée dans chaque cellule, chaque jour, aussi longtemps que l'eau reste assez fraîche pour la permettre. La santé du récif est la santé de cette trêve.
Sur la carte
La carte interactive vous laisse suivre où ces alliances prospèrent et où elles subissent des tensions. Parcourez les provinces récifales du monde, du Triangle de corail aux Caraïbes, et voyez comment les schémas de stress thermique se superposent aux grands systèmes récifaux. Chaque site de plongée est un lieu où l'alliance du corail et de l'algue se joue en temps réel, et la carte est un bon moyen de planifier où en être témoin, ou de suivre la façon dont l'océan qui se réchauffe la met à l'épreuve.