Des experts révèlent que les microalgues de l'Arctique réalisent la photosynthèse dans des conditions de quasi-obscurité

L'étude, menée lors de l'expédition MOSAiC à 88 degrés de latitude nord, a révélé que les microalgues peuvent générer de la biomasse par photosynthèse dès la fin du mois de mars, alors que le soleil dépasse à peine l'horizon. Pendant cette période, l'environnement des microalgues sous la neige et la glace de l'océan Arctique reste presque totalement obscur. L'étude, qui vient d'être publiée dans Nature Communications, révèle que la photosynthèse dans l'océan est possible dans des conditions de luminosité beaucoup plus faibles et peut se produire à des profondeurs beaucoup plus grandes qu'on ne le pensait auparavant.

Photosynthèse dans l'obscurité quasi arctique

La photosynthèse, le processus de conversion de la lumière solaire en énergie biologiquement utilisable, est fondamentale pour toute vie sur Terre. Toutefois, les mesures antérieures de la lumière nécessaire à ce processus étaient nettement supérieures au minimum théoriquement possible.

L'équipe de chercheurs a utilisé les données du projet de recherche international MOSAiC, qui a consisté à geler le brise-glace de recherche allemand « Polarstern » sur la calotte glaciaire de l'Arctique central pendant un an en 2019 afin d'étudier le cycle annuel du climat et de l'écosystème de l'Arctique. Dirigée par le Dr Clara Hoppe de l'Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI), l'équipe s'est concentrée sur le phytoplancton et les algues de glace, qui sont responsables de la majeure partie de la photosynthèse dans le centre de l'Arctique.

De manière surprenante, quelques jours seulement après la fin de la nuit polaire, la biomasse végétale a recommencé à s'accumuler, un processus qui repose sur la photosynthèse. La présence de capteurs de lumière extrêmement sensibles dans la glace et l'eau a permis aux chercheurs de mesurer le minimum de lumière disponible.

Ces résultats étaient inattendus car la photosynthèse dans l'océan Arctique se produit sous la glace de mer recouverte de neige, où seule une petite fraction de la lumière du soleil pénètre.

« Il est très impressionnant de voir avec quelle efficacité les algues peuvent utiliser de si faibles quantités de lumière. Cela montre une fois de plus à quel point les organismes sont adaptés à leur environnement », a déclaré Clara Hoppe.

La méthode employée

« Pour mesurer des niveaux de lumière aussi faibles dans les conditions rigoureuses de l'hiver arctique, nous avons dû geler dans la glace, au milieu de la nuit polaire, des instruments spéciaux récemment mis au point », explique Niels Fuchs. Dirk Notz a ajouté : « Il a été particulièrement difficile de tenir compte des irrégularités du champ lumineux sous la glace dues aux variations de l'épaisseur de la glace et de la neige, mais à la fin nous avons pu être sûrs qu'il n'y avait tout simplement plus de lumière.

Les résultats de l'étude sont d'une importance mondiale !

« Bien que nos résultats soient spécifiques à l'océan Arctique, ils montrent ce dont la photosynthèse est capable. Si elle est si efficace dans les conditions difficiles de l'Arctique, nous pouvons supposer que les organismes d'autres régions des océans se sont aussi bien adaptés », a déclaré Clara Hoppe. Cela suggère qu'il pourrait y avoir suffisamment de lumière dans les régions océaniques plus profondes pour soutenir la photosynthèse, produisant de l'énergie et de l'oxygène, ce qui serait bénéfique pour la vie marine telle que les poissons. Par conséquent, l'habitat photosynthétique de l'océan mondial pourrait être beaucoup plus vaste que ce que l'on pensait jusqu'à présent.

Référence de l'article :

Clara J. M. Hoppe,et al, Photosynthetic light requirement near the theoretical minimum detected in Arctic microalgae. Nat Commun 15, 7385 (2024).