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