Petits organismes unicellulaires marins, les diatomées assurent près de 20% de la fixation de dioxyde de carbone (CO₂) par photosynthèse sur notre planète. Mais comment ces microalgues sont-elles parvenues à dominer la communauté photosynthétique marine ?  Une collaboration de recherche internationale, à laquelle a participé le Laboratoire de Génétique et Physiologie des Microalgues de l’Université de Liège,  a mis au jour un mécanisme cellulaire à l’origine de l’impressionnante activité photosynthétique des diatomées. Cette recherche a fait l’objet d’une publication dans le journal américain Nature.

Lorsque l’on parle de la photosynthèse, la première image qui nous vient à l’esprit est celle d’une feuille ou d’un arbre baigné d’un rayon de soleil. Normal, la majorité des schémas utilisés pour expliquer l’activité photosynthétique d’un organisme représente souvent une plante dont les feuilles captent  l’énergie solaire pour synthétiser la matière organique à partir de dioxyde de carbone (CO₂) tout en libérant de l’oxygène (O₂). Or, ce que l’on sait moins c’est qu’une activité photosynthétique toute aussi importante existe dans les océans. En effet, les océans jouent jeu égal avec les continents en assurant 50% de la production photosynthétique à l’échelle mondiale ! C’est en grande partie le phytoplancton, l’ensemble des organismes photosynthétiques vivants en suspension dans la zone pélagique des océans, qui se charge du boulot.  

Malgré l’importance écologique de ces organismes marins, le fonctionnement de leur photosynthèse a été jusqu’ici bien moins étudié que celui des plantes terrestres. Cela tend à changer, au moment où les experts internationaux tirent la sonnette d’alarme. Qu’adviendra-t-il de la production d’oxygène assurée par les océans en cas de montée des températures ? Ces organismes seront-il toujours capable de fixer le dioxyde de carbone atmosphérique de la même façon ? Quel sera l’impact du réchauffement climatique sur la flore océanique ? Les océans risquent-ils de s’acidifier ?

20% de la production terrestre

C’est en cherchant à répondre à ces questions que l’étude s’est dirigée sur la compréhension des mécanismes de la photosynthèse des diatomées. Dominant la grande communauté du phytoplancton, les diatomées assureraient à elles seules 40% de la production aquatique, soit 20% de la production d’oxygène terrestre globale.

« Il faut savoir qu’en terme de capacité de fixation du carbone et de génération de biomasse, ce que produisent les diatomées équivaut  à ce qui est produit par les forêts tropicales continentales chaque année, souligne Pierre Cardol, chercheur au Laboratoire de Génétique et Physiologie des Microalgues, à l’Université de Liège. » Pourtant peu d’études ont été menées sur cette lignée d’organismes essentiellement marins qui désormais intéresse les chercheurs du monde entier. Les diatomées constituent, en effet, des organismes clés dans la compréhension des écosystèmes marins.  

Les diatomées sont une classe d’eucaryotes photosynthétiques des plus réussie d’un point de vue écologique. Organismes unicellulaires de couleur jaune/brun, essentiellement marins, les diatomées possèdent un squelette externe, une coque en silice qui entoure totalement leur cellule. Les diatomées sont autotrophes et utilisent l’énergie de la lumière absorbée par les pigments de leur chloroplaste pour réaliser la photosynthèse. Comme la plupart des autres microalgues, les diatomées possèdent également un mode de multiplication qui ne fait pas intervenir de processus sexué.  Depuis plus de 30 millions d’années elles contribuent à modérer le climat terrestre en absorbant de grandes quantités de CO2 présentes dans l’atmosphère.

(1) Benjamin Bailleul, Nicolas Berne, Omer Murik, Dimitris Petroutsos, Judit Prihoda, Atsuko Tanaka, Valeria Villanova, Richard Bligny, Serena Flori, Denis Falconet, Anja Krieger-Liszkay, Stefano Santabarbara, Fabrice Rappaport,  Pierre Joliot, Leila Tirichine, Paul G. Falkowski, Pierre Cardol, Chris Bowler & Giovanni Finazzi, Energetic coupling between plastids and mitochondria drives CO2 assimilation in diatoms,  Nature, Juilly 2015, DOI: 10.1038/nature14599