Lumière sur la pompe biologique: impact de la bioluminescence

Dans l'océan, la lumière solaire diminue graduellement dans les premières centaines de mètres, puis l'obscurité devient totale. Dans cet environnement obscur, un des biomes les moins connus de la planète, de nombreux organismes émettent leur propre lumière: c'est la bioluminescence.


Dans cette revue, les auteurs de l'Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) ont rassemblé l'ensemble des connaissances actuelles et mis en avant une vision nouvelle du rôle de la bioluminescence dans le cycle du carbone, bousculant les paradigmes actuellement acceptés.

Dans l'océan, la pompe biologique du carbone est le processus qui régule la concentration atmosphérique de CO2 en transférant, jusqu'aux sédiments, le carbone fixé en surface par les organismes photosynthétiques. Les microorganismes sont reconnus comme les principaux minéralisateurs de ce flux particulaire dans la colonne d'eau obscure. Jusqu'alors, les scientifiques pensaient que la dégradation des particules, qui chutent gravitationnellement, par les organismes supérieurs (zooplancton, micronecton) était liée à l'opportunité ou non pour ces derniers de se retrouver à proximité d'une particule (panel a de la figure). Or, il s'avère que des bactéries bioluminescentes peuvent être attachées à ces particules. Leur émission de lumière agit alors comme un marqueur visuel, entraînant la détection, l'attraction, l'ingestion et la consommation des particules par des organismes plus gros. Ces consommateurs vont donc ingérer davantage les particules "illuminées" que les particules invisibles dans le noir.

Les deux effets indirects possibles de cette augmentation de la dégradation des particules "illuminées" vont avoir des conséquences opposées sur la séquestration du carbone (panel b de la figure):

- la fragmentation de la matière organique en de plus petits agrégats, lors de sa dégradation, diminuera leur vitesse de chute et donc la séquestration du carbone ;

- la consommation de petites particules, qui s'agrégeront en partie dans l'estomac des organismes, conduira à la production de pelotes fécales qui chuteront plus rapidement, conduisant à une augmentation de la séquestration du carbone.

Ces processus restent à quantifier par de futures études.

En savoir plus:
Tanet L, Martini S, Casalot L, Tamburini C (2020) Reviews and syntheses: Bacterial bioluminescence - ecology and impact in the biological carbon pump. Biogeosciences 17:3757-3778. https://doi.org/10.5194/bg-17-3757-2020

Contacts:
- Séverine Martini - MIO/PYTHÉAS
- Christian Tamburini - MIO/PYTHÉAS