Les prairies luxuriantes de l’herbe de mer Posidonia oceanica en Méditerranée. Les scientifiques de l’Institut Max Planck de microbiologie marine prévoient que leurs conclusions s’appliquent à de nombreux environnements marins contenant des plantes, notamment d’autres espèces d’herbes marines, des mangroves et des marais salants. Crédit : HYDRA Marine Sciences GmbH
Les points chauds de la mer : Des montagnes de sucre sous les prairies sous-marines
Les herbiers marins sont des oasis sous-marines. Des scientifiques ont découvert de grandes quantités de sucre sous les prairies sous-marines. Cette découverte jette un nouvel éclairage sur la façon dont les plantes stockent le carbone dans l’océan.
Les herbes marines forment des prairies verdoyantes dans de nombreuses zones côtières du monde entier. Ces plantes marines constituent l’un des puits de carbone les plus efficaces de la planète : Un kilomètre carré de prairie marine stocke presque deux fois plus de carbone que les forêts terrestres, et ce 35 fois plus rapidement. Des scientifiques de l’Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême, en Allemagne, ont découvert que les herbes marines libèrent des quantités massives de sucre dans leur sol, appelé rhizosphère. Les concentrations de sucre sous les herbes marines étaient au moins 80 fois supérieures à celles mesurées précédemment dans les environnements marins.
“Pour mettre cela en perspective : Nous estimons qu’à l’échelle mondiale, il y a entre 0,6 et 1,3 million de tonnes de sucre, principalement sous forme de saccharose, dans la rhizosphère des herbes marines”, explique Manuel Liebeke, chef du groupe de recherche Interactions métaboliques à l’Institut Max Planck de microbiologie marine. “Cela est à peu près comparable à la quantité de sucre contenue dans 32 milliards de canettes de coca !”.
Belle à regarder, difficile à échantillonner : Mesurer des métabolites comme le saccharose et les polyphénols dans l’eau de mer est difficile. Les scientifiques de l’Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême ont dû développer une méthode spéciale pour faire face aux grandes quantités de sel dans l’eau de mer qui rendent les mesures de métabolites si difficiles. Crédit : HYDRA Marine Sciences GmbH
Les polyphénols empêchent les microbes de manger le sucre
Les micro-organismes adorent le sucre : il est facile à digérer et plein d’énergie. Alors pourquoi le saccharose n’est-il pas consommé par l’énorme communauté de microbes de la rhizosphère des herbiers marins ? “Nous avons passé beaucoup de temps à essayer de le découvrir”, explique la première auteure, Maggie Sogin, qui a dirigé les recherches au large de l’île italienne d’Elbe et à l’Institut Max Planck de microbiologie marine.
“C’est à peu près comparable à la quantité de sucre contenue dans 32 milliards de canettes de coca !”.
“Ce que nous avons réalisé, c’est que les herbes marines, comme beaucoup d’autres plantes, libèrent des composés phénoliques dans leurs sédiments. Le vin rouge, le café et les fruits sont pleins de phénoliques, et beaucoup de gens les prennent comme compléments alimentaires. Ce que l’on sait moins, c’est que les phénoliques sont des antimicrobiens et qu’ils inhibent le métabolisme de la plupart des micro-organismes. “Dans nos expériences, nous avons ajouté des phénoliques isolés de l’herbe de mer aux microorganismes de la rhizosphère de l’herbe de mer – et en effet, beaucoup moins de saccharose a été consommé par rapport à quand aucun phénolique n’était présent.”
Certains spécialistes se développent grâce aux sucres de la rhizosphère des herbiers.
Pourquoi les herbiers produisent-ils de si grandes quantités de sucres, pour ensuite les déverser uniquement dans leur rhizosphère ? Nicole Dubilier, directrice de l’Institut Max Planck de microbiologie marine, explique : “Les herbes marines produisent du sucre pendant la photosynthèse. Dans des conditions de lumière moyennes, ces plantes utilisent la plupart des sucres qu’elles produisent pour leur propre métabolisme et leur croissance. Mais dans des conditions de forte luminosité, par exemple à midi ou pendant l’été, les plantes produisent plus de sucre qu’elles ne peuvent en utiliser ou en stocker. Elles libèrent alors l’excès de saccharose dans leur rhizosphère. Pensez-y comme à une valve de débordement.”
Manuel Liebeke et Nicole Dubilier dans le laboratoire. Crédit : Achim Multhaupt
De manière intrigante, un petit groupe de spécialistes microbiens est capable de se développer sur le saccharose malgré les conditions difficiles. Sogin suppose que ces spécialistes du saccharose sont non seulement capables de digérer le saccharose et de dégrader les composés phénoliques, mais qu’ils pourraient également profiter à l’herbier en produisant des nutriments nécessaires à sa croissance, comme l’azote. “Ces relations bénéfiques entre les plantes et les micro-organismes de la rhizosphère sont bien connues chez les plantes terrestres, mais nous commençons tout juste à comprendre les interactions intimes et complexes des herbes marines avec les micro-organismes de la rhizosphère marine”, ajoute-t-elle.
Habitats menacés et critiques
Les prairies sous-marines font partie des habitats les plus menacés de notre planète. “Si l’on considère la quantité de carbone bleu, c’est-à-dire le carbone capturé par les océans et les prairies marines de la planète, on constate que les herbiers marins sont parmi les habitats les plus menacés.des écosystèmes côtiers – est perdue lorsque les communautés d’herbes marines sont décimées, comme le montrent clairement nos recherches : Ce ne sont pas seulement les herbes marines elles-mêmes, mais aussi les grandes quantités de saccharose présentes sous les herbes marines vivantes qui entraîneraient une perte de carbone stocké. Nos calculs montrent que si le saccharose présent dans la rhizosphère des herbes marines était dégradé par des microbes, au moins 1,54 million de tonnes de dioxyde de carbone seraient libérées dans l’atmosphère à l’échelle mondiale”, déclare Liebeke. “C’est à peu près l’équivalent de la quantité de dioxyde de carbone émise par 330 000 voitures en un an”.
Les herbiers marins déclinent rapidement dans tous les océans, et les pertes annuelles sont estimées à 7 % sur certains sites, ce qui est comparable à la perte des récifs coralliens et des forêts tropicales humides. Jusqu’à un tiers des prairies marines de la planète pourraient avoir déjà disparu. “Nous n’en savons pas autant sur les herbes marines que sur les habitats terrestres”, souligne M. Sogin. “Notre étude contribue à notre compréhension de l’un des habitats côtiers les plus critiques de notre planète, et souligne combien il est important de préserver ces écosystèmes de carbone bleu.”
Référence : “Sugars dominate the seagrass rhizosphere” par E. Maggie Sogin, Dolma Michellod, Harald R. Gruber-Vodicka, Patric Bourceau, Benedikt Geier, Dimitri V. Meier, Michael Seidel, Soeren Ahmerkamp, Sina Schorn, Grace D’Angelo, Gabriele Procaccini, Nicole Dubilier et Manuel Liebeke, 2 mai 2022, Nature Ecology & ; Evolution.
DOI: 10.1038/s41559-022-01740-z
