Les récifs coralliens recouvrent environ deux millions de kilomètres carré de la surface du globe et abritent un bon quart de toutes les espèces marines. Ils constituent ainsi le plus grand édifice jamais construit sur Terre par des êtres vivants. Les coraux bâtisseurs de récifs vivent en association étroite avec des algues unicellulaires: les zooxanthelles, qui sont logées dans les tissus même de ces coraux. Jusqu'à présent, les observations et les expériences menées par les scientifiques semblaient montrer que les coraux hermatypiques (contenant des zooxanthelles) construisaient leur squelette plus rapidement que les coraux ahermatypiques (ne contenant pas de zooxanthelles). On pensait également que le corail hôte " faisait travailler " à son profit les zooxanthelles qu'il hébergeait. Mais d'aprés les travaux récents d'Alan Marshall, un biologiste australien de l'Université de Melbourne, publiés dans la prestigieuse revue américaine " SCIENCE ", non seulement les coraux hermatypiques calcifieraient plus lentement que les autres, mais de plus, ce serait plutôt les zooxanthelles qui contrôleraient la calcification des coraux afin de produire le dioxyde de carbone (CO2) dont elles ont besoin pour accomplir la photosynthèse.

Mais avant d'exposer une partie des travaux de Marshall et les conclusions que l'on peut en tirer, un petit rappel du rôle que l'on attribuait aux zooxanthelles jusqu'à présent ne sera peut être pas inutile.

LES ZOOXANTHELLES

Les zooxanthelles sont des algues symbiotiques unicellulaires vivant dans les cellules du corail (leur hôte) qui les contient. On trouve une algue unicellulaire par cellule ectodermique du polype, certaines zones du polype en étant dépourvues. Ces zooxanthelles, il en existe plusieurs espèces, contiennent des pigments leurs permettant de réaliser la photosynthèse, c'est à dire schématiquement de transformer de l'énergie lumineuse en énergie chimique et plus précisément de transformer le dioxyde de carbone (CO2) provenant de la respiration des cellules du corail et des bicarbonates contenus dans l'eau, en composés carbonés (glucides et acides aminés). En plus du CO2, pour la synthèse d'acides aminés les zooxanthelles utilisent des composés azotés (ammonium, nitrates) comme source d'azote ainsi que des phosphates. La plus grande partie des composés ainsi produits par l'algue est récupérée par le corail, ce qui lui assure une source régulière de matière organique dans une eau qui en est particulièrement dépourvue.

Ces algues symbiotiques contenues dans les coraux hermatypiques batisseurs de récifs, jouent également un rôle essentiel dans la calcification, c'est à dire la formation du squelette calcaire du corail. On pense que ces algues en consommant du dioxyde de carbone (CO2) favorisent la production de carbonate de calcium (CaCO3) en orientant la reaction chimique suivante vers la droite:

Jusqu'à présent, il était admis (sans véritables preuves comme nous le verrons bientôt) que grâce à ces zooxanthelles les coraux hermatypiques étaient capables de calcifier plus rapidement que les coraux ahermatypiques (dépourvus de zooxanthelles), et cela expliquait pourquoi les coraux hermatypiques sont les animaux dominants du récifs. Mais sur quelles observations ces conclusions ont elles été tirées ?

Observation n°1:

Le corail ahermatypique Astrangea danae calcifie trés lentement à 8-10°C. Ce corail peut facultativement posséder des zooxanthelles et ceux en possédant calcifient aussi rapidement que les coraux hermatypiques entre 15 et 27°C.

Observation n°2:

Les coraux hermatypiques privés expérimentalement de leurs zooxanthelles calcifient moins rapidement que ceux possédant leurs zooxanthelles.

Ces observations peuvent en effet nous laisser supposer que les coraux sans zooxanthelles calcifient moins rapidement. Néanmoins, jusqu'aux travaux de Marshall, aucune comparaison des vitesses de calcification entre des espèces de coraux hermatypiques et ahermatypiques n'avait été publiée! Les résultats de Marshall sont pourtant surprenants et remettent en question une théorie peut être un peu trop vite admise.

TRAVAUX DE MARSHALL

Marshall a mesuré les vitesses de calcification de deux espèces de coraux, Tubastrea faulkneri (ahermatypique) et Galaxea fascicularis (hermatypique). Ces espèces ont été choisies car possédant des polypes sensiblement de même taille et de même forme. Les polypes ont été disposés dans de larges aquariums filtrés et aérés et la température de l'eau maintenue à 25°C. Les polypes de Tubastrea (qui vit dans des zones ombragées) ont été placés à l'ombre tandis que les polypes de Galaxea ont été placés en plein soleil. Marshall a pu ainsi mesurer l'incorporation de 45Ca (radioactif) dans la partie du squelette recouverte par le manteau des polypes. Il s'est aperçu que les vitesses de calcification du Tubastrea et du Galaxea étaient sensiblement les mêmes ! Il a ensuite refait les même mesures mais en utilisant un inhibiteur de la photosynthèse, le DCMU {3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea pour ceux que ça interesse}. Cela revient à faire l'expérience d'incorporation dans l'obscurité, ce qu'il a d'ailleurs fait en obtenant les mêmes résultats qu'avec le DCMU. Ainsi, il a observé une diminution significative de l'incorporation de 45Ca dans les Galaxea mais pas dans les Tubastrea. Ces résultats montrent donc que dans la journée les deux coraux calcifient à peu prés à la même vitesse, alors que la nuit, la calcification diminue chez le Galaxea mais pas chez le Tubastrea. Tout ce passe donc comme si la calcification était réprimée dans l'obscurité chez le Galaxea. De plus, Marshall a effectué des autoradiographies de polypes de Galaxea incubés à l'obscurité dans de l'eau contenant du 45Ca. Il a pu ainsi mettre en évidence que l'incorporation de 45Ca continuait à l'obscurité dans la zone du squelette recouverte de cellules ne contenant pas de zooxanthelles, alors que les cellules contenant des zooxanthelles ne déposaient plus de 45Ca. Ces résultats vont dans le sens d'une répression de la calcification lorsque les zooxanthelles sont à l'obscurité, et non pas d'une activation de la calcification quand les zooxanthelles reçoivent de la lumière.

Ainsi, ce serait le processus de calcification qui favoriserait la photosynthèse et non l'inverse. Ces arguments en tout cas vont dans le sens de l'hypothèse d'un autre scientifique, Ted McConnaughey, qui suggère que la calcification produit des protons libres qui peuvent réagir avec les bicarbonates de l'eau de mer pour former du CO2 nécessaire à la photosynthèse. Ainsi, Marshall spécule que les algues symbiotiques pourraient stopper le processus de calcification la nuit quand elles n'ont pas besoin de CO2, et le réactiver dans la journée lorsqu'elles ont besoin de protons pour former du CO2.

Une question supplémentaire se pose alors. Si la calcification n'est pas plus rapide chez les coraux hermatypiques, comment se fait il que ceux-ci dominent les récifs coralliens ? Le spécialiste des récifs coralliens Len Muscatine de l'Université de Californie suggère que des coraux ahermatypiques comme les Tubastrea possèdent des squelettes plus fragiles et ne pourraient ainsi construire des récifs durables dans le temps. Peut-être sont-ils également sujets à une plus intense prédation ?

Les résultats et conclusions de Marshall sont à interpréter avec prudence et ne font pas encore l'unanimité dans la communauté scientifique internationale. Marshall a le mérite d'avoir enfin comparé de manière rigoureuse les taux de calcification de deux espèces de coraux hermatypiques et ahermatypiques. Il serait maintenant souhaitable que d'autres mesures soient effectuées sur d'autres espèces avant de généraliser les résultats. Il reste encore du pain sur la planche!

Référence: A.T. Marshall, Science 271, 637-639 (1996).