La bioluminescence, une caractéristique des organismes des profondeurs marines
Une équipe de chercheurs de l’Institut de la mer de Villefranche (IMEV - Sorbonne Université / CNRS), de l’institut de recherche de l’aquarium de la baie de Monterey (MBARI) en Californie et du laboratoire de biologie marine de l’université catholique de Louvain-La-Neuve a répertorié et quantifié le phénomène de bioluminescence chez les organismes marins dits benthiques, c’est-à-dire vivant proche du sédiment.
En comparaison avec une précédente étude relative aux organismes pélagiques (évoluant sur la colonne d’eau), les résultats de leurs recherches, parus dans Scientific Reports mettent en évidence une différence écologique majeure entre ces deux types d’habitats. Ils appellent à étudier davantage le phénomène de la bioluminescence.
La bioluminescence est un trait fonctionnel important utilisé par les organismes marins pour la communication visuelle. Si cette caractéristique naturelle fascine depuis longtemps, elle reste encore relativement méconnue à ce jour. Les recherches récentes ont cependant montré que la bioluminescence remplissait a minima trois fonctions : attirer des proies, permettre de repérer un prédateur pour le fuir et se reconnaître entre individus d’une même espèce afin de se reproduire.
Une étude de 2017 1 conduite par l’institut de recherche de l’aquarium de la baie de Monterey (MBARI) a permis de montrer que, dans les écosystèmes pélagiques, c’est-à-dire les habitats des animaux vivant en pleine mer, plus de 75% des organismes individuels pouvaient émettre de la lumière. Dans les écosystèmes benthiques (relatifs aux fonds marins) en revanche, peu de recensements avaient jusqu’alors été effectués et étaient, de surcroît, basés sur un nombre limité d’observations.
Dans la continuité de cette étude dont elle est également auteure, Séverine Martini post-doctorante à l’Institut de la mer de Villefranche (Sorbonne Université / CNRS), en collaboration avec l’institut de recherche de l’aquarium de la baie de Monterey (MBARI) et le laboratoire de biologie marine de l’université catholique de Louvain-la-Neuve, a analysé les données basées sur des observations vidéo issues de plongées avec des véhicules opérés à distance (ROV) effectuées entre 1991 et 2016, sur une profondeur allant de 0 à 3 972 mètres. Collectées dans la région de Monterey Bay, dans le centre de la Californie, ces données colossales comprennent près de 400 000 observations pélagiques et plus de 150 000 épibenthiques.
L’observation directe de la bioluminescence in situ demeurant un défi technique, les chercheurs ont classé les taxons issus des observations en plongées ROV en fonction des connaissances acquises dans la littérature afin d’évaluer le statut de la bioluminescence. Au terme de leurs analyses, ils ont constaté que 30 à 41% des organismes benthiques observés 2 étaient classés comme pouvant émettre de la lumière, avec une forte différence entre les écosystèmes benthiques et pélagiques.
Umbellula (cnidaire) © Dr. J. Mallefet – FNRS, université catholique de Louvain-La-Neuve
En menant successivement ces deux travaux de recherche complémentaires, les chercheurs ont démontré que la variabilité globale de la distribution des organismes bioluminescents était liée aux principales différences entre les habitats benthiques et pélagiques dans les profondeurs des océans. Or, le milieu profond en dessous de 500 mètres demeure insuffisamment exploré et le rôle écologique de la bioluminescence nécessite d’être davantage documenté afin de comprendre ce phénomène naturel dans sa globalité.
Cette étude ouvrira la voie à de nouvelles recherches reliant les propriétés optiques de divers habitats et la variabilité de la distribution des organismes bioluminescents.
Par ailleurs, dans un environnement obscur, comprendre la distribution de cette caractéristique permettra, à plus long terme, d’établir comment la bioluminescence influence les relations entre prédateurs et proies, des micro aux macro-organismes.
Référence:
Distribution and quantification of bioluminescence as an ecological trait in the deep sea benthos, Séverine Martini, Linda Kuhnz, Jérôme Mallefet, and Steven H.D. Haddock
1 Quantification of bioluminescence from the surface to the deep sea demonstrates itspredominance as an ecological trait, Martini, S. and Haddock, S.H.D., Scientific Reports 7, 45750 (2017).
2 Parmi les organismes benthiques bioluminescents observés, on peut citer certains concombres de mer (Holothuroidea), les pennatules (Octocorallia) ou encore les ophiures (Asterozoa).