Les coraux de la mer Rouge qui résistent au changement climatique

Romain Savary, biol­o­giste spé­cial­iste des sym­bios­es au sein de l’École poly­tech­nique fédérale de Lau­sanne, signe dans la pres­tigieuse revue de l’Académie des sci­ences améri­caine une étude sur les coraux de la mer Rouge¹. Il explore ain­si les mécan­ismes géné­tiques qui leur con­fèrent une apti­tude excep­tion­nelle : la résis­tance au change­ment cli­ma­tique, alors que de nom­breux récifs sont men­acés à tra­vers le monde. 

Pourquoi vous êtes-vous intéressé aux coraux de la mer Rouge ?

Depuis 2014, la com­mu­nauté sci­en­tifique a décou­vert que les coraux du Nord de la mer Rouge résis­taient au change­ment cli­ma­tique, et en par­ti­c­uli­er à la hausse de la tem­péra­ture de l’eau. On a donc qual­i­fié la baie d’Aqaba, près d’Eilat en Israël, de « refuge thermique ». 

Il faut savoir qu’en général, les coraux ne sup­por­t­ent pas les change­ments de tem­péra­ture. C’est ce qu’a mon­tré l’Institut océanique améri­cain : au-delà d’une cer­taine vari­a­tion de tem­péra­ture, ils blan­chissent, c’est-à-dire que la sym­biose entre le corail et l’algue se brise, et que cette dernière est expul­sée. Sans son algue, le corail est inca­pable d’accéder à cer­tains nutri­ments essen­tiels, et il meurt. Mais les coraux de la baie d’Aqaba peu­vent sur­vivre dans une eau beau­coup plus chaude que ce que prédit la science.

Tous les coraux dis­posent d’une marge de manœu­vre, d’un écart accept­able entre leur tem­péra­ture de vie et celle au-delà de laque­lle ils blan­chissent. On estime cette tolérance à 1°C. Pour les coraux du Nord de la mer Rouge que nous avons étudiés, qui appar­ti­en­nent aux Sty­lopho­ra pis­til­la­ta – c’est-à-dire une espèce à branch­es pour­tant con­sid­érée comme par­ti­c­ulière­ment vul­nérable au change­ment cli­ma­tique –, cet écart est net­te­ment plus impor­tant. Ils sup­por­t­ent 5°C de hausse de la tem­péra­ture de l’eau. Alors que leur tem­péra­ture moyenne se situe à 27°C, ces coraux sur­vivent jusqu’à 32°C. C’est inédit.

La mer Rouge est une expéri­ence à ciel ouvert pour les coraux. Plus on va dans le sud, plus la tem­péra­ture de l’eau est chaude. C’est comme si le sud de la mer per­me­t­tait de mon­tr­er à l’avance ce qui va se dérouler au Nord.

On pense que les coraux d’Eilat ont hérité de cette résis­tance au cours d’une péri­ode d’assèchement passée. Les coraux du Nord ont dû mourir, et lorsque les coraux du sud ont pro­gres­sive­ment colonisé la région, à la faveur de la mon­tée des eaux, ils ont dû dif­fuser leur capac­ité de résis­tance ther­mique, selon le principe du goulot d’étranglement.

C’est comme si le sud de la mer per­me­t­tait de mon­tr­er à l’avance ce qui va se dérouler au Nord.

En étu­di­ant leur géné­tique, qu’avez-vous découvert ?

Nous n’avons pas fait qu’étudier leur géné­tique, nous avons aus­si analysé celle de leurs algues sym­bi­o­tiques et des bac­téries asso­ciées, c’est-à-dire de leur micro­bio­me. Avec ces trois élé­ments, c’est l’entièreté de l’holobionte [con­cept des sci­ences de l’environnement qui décrit l’ensemble for­mé par un hôte et toutes les espèces vivant dans sa niche écologique] que nous avons pris en compte. 

Lorsque que nous élevons la tem­péra­ture de l’eau dans laque­lle baig­nent ces coraux et leur holo­bionte, nous obser­vons un rapi­de change­ment d’expression des gènes. Ce n’est pas la séquence des gènes qui s’adapte au change­ment de tem­péra­ture mais leur pro­fil d’expression, c’est-à-dire le type et la quan­tité de pro­téines pro­duites, qui trans­forme la machiner­ie biologique. 

Nous avons testé deux sit­u­a­tions. Dans la pre­mière, le stress ther­mique est rapi­de, l’élévation de tem­péra­ture dure trois heures et l’holobionte retrou­ve un niveau d’expression nor­mal très rapi­de­ment si on ne dépasse les 32°C. 

Dans la deux­ième con­fig­u­ra­tion, nous avons imposé un stress ther­mique long, de 12 jours. Là aus­si, deux jours après le retour à la tem­péra­ture de 27°C, l’expression des gènes retrou­ve son niveau nor­mal. Donc, peu importe la durée du stress, la lim­ite de tem­péra­ture suf­fit à prédire la survie de ces coraux. 

Et ces change­ments con­cer­nent à la fois les génomes des coraux et de leurs algues, mais aus­si ceux des bac­téries qui leur sont asso­ciées. Au-delà de 32°C, la com­po­si­tion de  ces bac­téries (qui sont d’environ 8 000 types) change. Mais l’on ignore encore quels mécan­ismes organ­isent ces changements.

Si on regarde plus en détail les change­ments d’expression des gènes, notre étude mon­tre aus­si que tous les gènes per­tur­bés par le stress ther­mique revi­en­nent à la nor­male après un temps de récupéra­tion. La résilience de l’expression génique des coraux est rapi­de. Il est pos­si­ble que les mécan­ismes de résis­tance vari­ent entre le stress long et le stress rapi­de, mais le résul­tat est le même.

Peut-on alors espér­er que ce récif soit sauf ?

Il est vrai qu’aucun scé­nario de change­ment cli­ma­tique ne prévoit que la tem­péra­ture du Nord de la mer Rouge ne dépasse les 32°C. Mais il faut avoir con­science aus­si que d’autres fac­teurs influ­en­cent la résis­tance des coraux, comme la pol­lu­tion. On pense que la sym­biose avec l’algue est affec­tée par un déséquili­bre des nutri­ments dans le milieu. Ain­si la pol­lu­tion peut entraîn­er l’éjection de l’algue sym­bi­o­tique et le blan­chisse­ment. Les fortes con­cen­tra­tions en nitrate dans l’eau, liées à l’agriculture inten­sive, ou la pro­liféra­tion d’algues sur les côtes, affectent aus­si la san­té des coraux. 

Si on veut con­serv­er ce récif comme stock de coraux afin d’aider à recolonis­er des récifs ayant souf­fert du change­ment cli­ma­tique, nous devons préserv­er cette zone. C’est d’ailleurs l’objet du Cen­tre de recherche transna­tion­al pour la mer Rouge qu’a créé Anders Mei­bom, le directeur de mon lab­o­ra­toire de l’École poly­tech­nique fédérale de Lau­sanne. Il vise à faciliter l’engagement diplo­ma­tique néces­saire à ces recherch­es autour de la mer Rouge.

Ces coraux pour­raient-ils être util­isés pour repe­u­pler les récifs morts ? 

Ces coraux du Nord de la mer Rouge, dans le golfe d’Aqaba, con­stituent en effet un très grand espoir pour le futur des récifs coral­liens, car ils risquent d’être les derniers sur­vivants de cet écosys­tème si le réchauf­fe­ment cli­ma­tique n’est pas con­trôlé à court terme. Il faut donc pro­téger les récifs de cette région con­tre d’autres men­aces plus locales, comme la pol­lu­tion ou les destruc­tions mécaniques dues au tourisme.

Une fois pro­tégés, ils con­stitueront un stock impor­tant pour un repe­u­ple­ment naturel des zones où les récifs auront dis­paru. Mais cela sera pos­si­ble seule­ment dans le cas où les con­di­tions envi­ron­nemen­tales s’amélioreraient. Un repe­u­ple­ment manuel par l’homme de récifs loin­tains avec ces coraux risque d’être une entre­prise de titan et une perte de temps. Car les coraux, bien que très résis­tants aux hauss­es de tem­péra­ture, sont aus­si adap­tés à d’autres vari­ables de leurs envi­ron­nements : la mer Rouge a d’autres car­ac­téris­tiques qui font que ces coraux sur­vivent très bien dans ses eaux. 

Il serait donc faux de penser que nous pour­rions repe­u­pler la Grande Bar­rière de corail avec des coraux de la mer Rouge, car ils ris­queraient de ne pas être adap­tés pour d’autres raisons. De plus, le nom­bre de coraux qu’il faudrait replanter dans le monde cor­re­spondrait à plusieurs mil­liards d’individus – une entre­prise irréal­iste, qu’il faut laiss­er à la nature. Seul un repe­u­ple­ment plus local au niveau de la mer Rouge sem­ble viable. 

En con­clu­sion, ces coraux représen­tent un espoir pour le futur : au moins un récif coral­lien sur­vivra d’ici à la fin du siè­cle, et con­stituera un stock naturel pour le repeuplement. 

Propos recueillis par Agnès Vernet