Pourquoi le plancton est-il multicolore ?

Souvent appelées algues bleues, les cyanobactéries sont en fait très colorées ! Ces bactéries , qui font partie du phy-toplancton¹, sont capables de photosynthèse et doivent leurs couleurs à des pigments². Une collaboration entre des microbiologistes marins de la Station biologique de Roscoff, Théophile Grébert, Frédéric Partensky et Laurence Garczarek, avec des chercheurs de l’Université d’Amsterdam, a permis d’établir un lien entre cette diversité pigmen-taire et les vibrations des molécules d’eau de l’océan³. « Le boogie-woogie des molécules d’eau de mer, c’est-à-dire leurs vibrations, détermine la disponibilité dans le milieu marin de certaines couleurs de la lumière solaire, qui s’étend du violet au rouge », explique Laurence Garczarek.

Un filtre à lumière

En effet, les vibrations de la molécule d’eau (H2O), causées par de minuscules variations de la distance entre les trois atomes qui la composent, absorbent certaines longueurs d’ondes de la lumière. Celles-ci ne sont alors plus disponibles pour les organismes photosynthétiques. Les vibrations agissent en quelque sorte comme un filtre à lumière, délimitant cinq niches spectrales⁴ dans le milieu sous-marin : violette, bleue, verte, orange et rouge. Ce phénomène explique la diversité en arc-en-ciel des pigments des cyanobactéries. Cette diversité leur permet d’habiter dans différents environnements lumineux. Puisqu’en effet, chaque teinte de pigment capture préférentiellement une onde lumineuse.  À Roscoff, Laurence Garczarek et Frédéric Partensky s’intéressent à deux cyanobactéries dominantes dans l’océan : Prochlorococcus et Synechococcus. La première capture le bleu et le vert, tandis que la deuxième est composée de pigments liés au vert, au bleu, à l’orange ou à l’orange-rouge. Le type pigmentaire le plus sophistiqué est même capable de changer de couleur pour capturer le bleu ou le vert, selon la couleur dominante du milieu ! « À notre grande surprise, nous avons récemment découvert que ces adaptateurs chromatiques sont le type pigmentaire de Synechococcus le plus abondant de l’océan » précise Frédéric Partensky.

Prédire la couleur de l’océan

De son côté, l’équipe néerlandaise a conçu un modèle mathématique, couplé à des mesures satellitaires⁵, afin de prédire la couleur de l’océan, en fonction des vibrations des molécules d’eau. Fournies par l’équipe de Roscoff, les données collectées par l’expédition Tara Oceans ont permis aux mathématiciens d’Amsterdam de vérifier la correspondance entre les cinq niches spectrales prédites par le modèle et la distribution des types pigmentaires de cyano-bactéries. Mais le changement climatique pourrait bouleverser cette tendance ! Ce modèle permettrait alors de prédire, dans l’océan futur, la distribution des pigments, qui sont des composants majeurs du phytoplancton.