La biodiversité des océans

Introduction : La grande biodiversité des océans est la conséquence, d’une part d’une très longue histoire évolutive qui a permis au vivant d’expérimenter de très nombreux modèles moléculaires ou solutions d’adaptations à des environnements très divers, mais aussi de la structure tridimensionnelle des multiples écosystèmes marins. A cela s’ajoute l’effet multiplicateur dû à l’imbrication d’une infinité d’écosystèmes de toutes tailles.

Cette biodiversité est, dans sa globalité, très différente de celle qui est observée sur l’espace terrestre, comme le montre la présence dans les océans de nombreux phylums endémiques mais aussi comme le suggère les mises au jour de nombreuses espèces de toutes tailles et de formes nouvelles d’organisation du vivant. Tout ceci a des conséquences pratiques. Les biomasses marines et leur diversité constituent un ensemble de ressources exploitables et valorisables, utiles pour l’homme. Les secteurs de l’alimentation sont concernés, comme ceux de la santé. Un extraordinaire champ d’applications biotechnologiques est en cours d’ouverture.

Tous les systèmes vivants sont bâtis sur un même schéma général associant plusieurs catégories de molécules spécialisées dans certaines catégories de fonctions : aux acides nucléiques l’information, aux protéines les opérations de catalyse, aux lipides la délimitation des territoires, à l’ATP la gestion de l’énergie, etc. En réalité, les choses sont infiniment plus complexes mais, très schématiquement, tous les organismes vivants unicellulaires, plantes, animaux, … répondent à un modèle quasi universel élaboré au cours des centaines de millions d’années qu’a duré l’évolution (Lecointre et Le Guyader, 2001).

Tout à fait paradoxalement, on peut également montrer que la vie marine est, par de nombreux aspects, très différente de celle des terres émergées mais aussi que la diversité génétique y est sans doute beaucoup plus grande que sur les continents (Heip, 1998). Encore faut-il considérer que seule une toute petite fraction de la vie marine a été, à ce jour, identifiée (Decker et O’Dor, 2002). Notre époque est, comme le fut la seconde moitié du 19ème siècle, une époque de découverte de nouvelles espèces: 99% des bactéries marines restent, sans doute, à découvrir, en particulier dans les sédiments marins (Heip, 1998). On sait, aussi, que la quasi-totalité de la production de biomasse des océans provient de minuscules organismes photosynthétiques (picophytoplanton) encore inconnus il y a vingt ans. (Blanchot et coll., 1998). En 2004, 60 chercheurs de 13 nationalités différentes ont étudié la vie aux grandes profondeurs, le long de la dorsale médio-atlantique (Expédition Mar-Eco 2004), capturant des espèces rares et pour certaines jamais décrites de poissons, de calmars et d’organismes encore inclassables (http://www.mar-eco.no/). Même les campagnes de pêche rapportent régulièrement des espèces de poissons jusqu’alors totalement inconnues des scientifiques (Iglesias, 2004).

Un espace tridimensionnel

Un autre aspect majeur de la vie marine doit être pris en compte. Nous devons considérer l’espace océanique comme un espace à trois dimensions (figure 1). Sur les terres émergées, la vie (Le Gal, 1991) se développe essentiellement selon 2 dimensions. Ce n’est que dans les zones de forêts tropicales qu’une troisième dimension prend de l’importance. Dans ces espaces où des arbres peuvent atteindre 60 ou 80 m, cette troisième dimension constitue effectivement un facteur amplificateur de la biodiversité.

Figure 1. Trois dimensions pour l’écosystème océanique

L’espace océanique est vaste (70% de la surface de la planète sont occupés par les océans) et d’une manière générale, la biodiversité d’un système dépend largement de sa taille. Mais l’espace océanique est aussi constitué d’assemblages d’espaces tridimensionnels interdépendants, certains de grande dimension, d’autres plus restreints ou caractérisés par des ensembles de contraintes physiques et chimiques tout à fait spécifiques. En particulier, gradients de lumière ne laissant passer, dans les eaux les plus claires, à 100 mètres que du bleu, puis, au-delà, obscurité totale.

C’est dans ces environnements profonds que se rencontrent des espèces tout à fait originales comme ces poissons des grands fonds pourvus d’organes lumineux actifs dans le rouge pour voir sans être vus.

Les grands fonds marins (Zal, 2002) dont la profondeur moyenne se situe vers 3800 m sont aussi le domaine des fortes pressions auxquelles répondent tout un ensemble d’adaptations au niveau de la structure des catalyseurs enzymatiques ou des lipides membranaires. Ces zones des extrêmes: fortes températures à proximité des fumeurs ou, au contraire, basses températures des zones marines polaires sont génératrices d’adaptations moléculaires: enzymes thermophiles, psychophiles dont on prospecte aujourd’hui les capacités pour des finalités biotechnologiques. Autre exemple dans une longue liste : l’océan est salé, comme chacun le sait. Les eaux marines sont riches en halogènes : chlore, brome, iode, mais aussi en sulfates. Ces caractéristiques chimiques conditionnent les équipements enzymatiques de nombreux microorganismes : de nombreuses molécules marines sont halogénées et il existe des halogénoperoxydases capables de synthétiser ces substances, des halogénases capables d’éliminer chlore ou brome ou iode de molécules organiques naturelle ou artificielles comme le sont certains pesticides nés du « génie humain ». La richesse de la vie océanique se situe tout autant sur ses pourtours. Les zones littorales profitent de l’effet de frontière : séparation mais aussi échanges avec l’espace terrestre, avec les fleuves côtiers. Les gradients de profondeur des plateaux continentaux qui accompagnent la descente depuis la terre vers les grandes fosses abyssales sont encore ici facteurs de diversification des espèces.

 .Enfin, il ne faut pas passer sous silence les zones rocheuses littorales : situées en zone euphotique, chaque rocher constitue un substrat âprement disputé par la multitude des algues de toutes tailles et les invertébrés fixés. Les forêts de laminaires et de fucus des zones tempérées n’ont rien à envier aux forêts terrestres les plus riches. Ailleurs, ce sont les récifs coralliens, eux-mêmes produits du vivant qui génèrent et supportent une grande biodiversité.

Bien d’autres facteurs doivent être pris en compte pour comprendre la nature spécifique de la biodiversité marine. C’est

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