Les récifs coralliens font partie des écosystèmes les plus anciens et les plus diversifiés sur Terre, et parmi les plus précieux. Ils nourrissent 25 % de toute la vie océanique, protéger les côtes des tempêtes et ajouter milliards de dollars par an à l’économie mondiale grâce à leur influence sur la pêche, les nouveaux produits pharmaceutiques, le tourisme et les loisirs.
Aujourd’hui, les récifs coralliens du monde se dégradent à un rythme des taux sans précédent à cause de la pollution, de la surpêche et foresterie destructrice et pratiques minières sur terre. Le changement climatique provoqué par les activités humaines est réchauffer et acidifier l’océanprovoquant une crise des récifs qui pourrait entraîner l’extinction de la plupart des coraux en quelques générations.
je suis un biologiste marin au Smithsonian Institut national de zoo et de biologie de conservation. Pendant 17 ans, j’ai travaillé avec des collègues pour créer un programme scientifique mondial appelé le Initiative de rétablissement des récifs qui vise à contribuer à la sauvegarde des récifs coralliens en utilisant le science de la cryoconservation.
Cette nouvelle approche consiste à stocker et à refroidir le sperme et les larves de coraux, ou cellules germinalesà très basse température et en les maintenant biodépôts gouvernementaux.
Ces dépôts constituent une protection importante contre l’extinction des coraux. Gérés efficacement, ils peuvent contribuer à contrecarrer les menaces qui pèsent sur les récifs terrestres à l’échelle mondiale. Ces actifs gelés peuvent être utilisés aujourd’hui, dans 10 ans, voire dans 100 ans, pour contribuer à réensemencer les océans et à restaurer les récifs vivants.
Les scientifiques du Smithsonian utilisent du sperme de corail cryoconservé pour augmenter la diversité génétique du corail corne d’élan.
Congelé vivant en toute sécurité
La cryoconservation est un procédé permettant de congeler du matériel biologique tout en maintenant sa viabilité. Il s’agit d’introduire des substances ressemblant à du sucre, appelées cryoprotecteurs, dans les cellules pour aider à prévenir la formation de glace mortelle pendant la phase de congélation. Si cela est fait correctement, les cellules restent congelées et vivantes dans l’azote liquide, inchangées, pendant de nombreuses années.
De nombreux organismes survivent aux hivers froids dans la nature en étant naturellement cryoconservés lorsque les températures dans leurs habitats descendent en dessous de zéro. Deux exemples courants en Amérique du Nord sont tardigrades – animaux microscopiques qui vivent dans les mousses et les lichens – et grenouilles des bois.
Aujourd’hui, les techniques de cryoconservation des coraux reposent en grande partie sur congélation du sperme et les larves. Depuis 2007, j’ai formé de nombreux collègues à la cryoconservation des coraux et j’ai travaillé avec eux pour conserver avec succès le sperme de corail. Aujourd’hui, nous disposons de spermatozoïdes provenant de plus de 50 espèces de coraux. conservé dans des biodépôts du monde entier.
Nous avons utilisé ce sperme cryoconservé pour produire de nouveaux coraux dans les Caraïbes via un processus de sélection sélective appelé flux génétique assisté. L’objectif était d’utiliser du sperme cryoconservé et des coraux croisés qui ne se seraient pas nécessairement rencontrés – une sorte de jumelage à distance.
La diversité génétique est maintenue en combinant autant de parents différents que possible pour produire une nouvelle progéniture sexuellement produite. Étant donné que les coraux sont cimentés au fond marin, lorsque la population diminue dans leur zone, de nouveaux individus peuvent être introduits par cryoconservation. L’espoir est que ces nouvelles combinaisons génétiques pourraient avoir une adaptation qui aidera les coraux à survivre aux changements liés au réchauffement futur des océans.
Coraux de la baie de Kaneohe, à Hawaï, lors des événements de réchauffement de 2014 et 2015 au cours desquels plus de 80 % des coraux ont été touchés. Certaines espèces et individus, comme le corail à gauche, ont résisté au réchauffement. Claire Lager, Smithsonian, CC BY-ND
Ces études assistées sur le flux génétique ont produit 600 nouveaux individus génétiquement assortis du corail Elkhorn menacé. Acropora palmata. Au début de 2024, il ne restait plus qu’environ 150 individus de cornes d’élan à l’état sauvage dans la population de Floride. Si on leur en donne l’occasion, ces coraux élevés de manière sélective et maintenus en captivité pourraient augmenter considérablement le pool génétique des cornes d’élan sauvages.
La préservation des spermatozoïdes et des larves constitue une protection importante contre la perte de biodiversité et l’extinction d’espèces. Mais nous ne pouvons collecter ce matériel que pendant événements de frai éphémères lorsque les coraux libèrent des œufs et du sperme dans l’eau.
Ces épisodes ne se produisent que quelques jours par an – une courte fenêtre de temps qui pose des défis logistiques aux chercheurs et aux défenseurs de l’environnement, et limite la vitesse à laquelle nous pouvons réussir à cryobanquer des espèces de coraux.
Pour compliquer encore les choses, le réchauffement des océans et les vagues de chaleur marines de plus en plus fréquentes peuvent stresser biologiquement les coraux. Cela peut rendre leur matériel reproducteur trop faible pour résister aux rigueurs de la cryoconservation et de la décongélation.
Un corail corne d’élan produit par flux génétique assisté, montrant une croissance et un développement vigoureux. Cody Engelsma, CC BY-ND
Intensifier les secours
Pour collecter plus rapidement le matériel corallien, nous développons un procédé de cryoconservation de fragments de corail entiers, en utilisant une méthode appelée vitrification isochore. Cette technique est encore en développement. Cependant, en cas de succès, il préservera des fragments de corail entiers sans provoquer de glace dans leurs tissus, produisant ainsi des fragments viables après décongélation qui prospéreront et pourront être replacés sur le récif.
Pour ce faire, on déshydrate le fragment en l’exposant à un cocktail cryoprotecteur visqueux. Ensuite, nous le plaçons dans un petit cylindre en aluminium et plongeons le cylindre dans de l’azote liquide, qui a une température de moins 320 degrés Fahrenheit (moins 196 Celsius).
Ce processus gèle le contenu du cylindre si rapidement que le cryoprotecteur forme un verre transparent au lieu de permettre aux cristaux de glace de se développer. Lorsque l’on souhaite décongeler les fragments, on les place dans un bain d’eau tiède pendant quelques minutes, puis on les réhydrate dans l’eau de mer.
Grâce à cette méthode, nous pouvons collecter et cryoconserver des fragments de corail toute l’année, puisque nous n’avons pas à attendre et à surveiller des événements de frai éphémères. Cette approche accélère considérablement nos efforts de conservation.
Protéger autant d’espèces que possible nécessitera d’élargir et de partager notre science pour créer du matériel corallien robuste cryoconservé et décongelé grâce à de multiples méthodes. Mes collègues et moi souhaitons que la technologie soit simple, rapide et bon marché afin que tout professionnel puisse reproduire notre processus et nous aider à préserver les coraux à travers le monde.
Nous avons créé un programme vidéo de cryo-formation sur les coraux qui comprend des instructions pour construire des cryo-congélateurs simples imprimés en 3Det ont collaboré avec des ingénieurs pour développer de nouvelles méthodes qui permettent désormais de congeler les larves de coraux par centaines sur treillis métalliques simples et peu coûteux. Ces nouveaux outils permettront aux laboratoires du monde entier d’accélérer considérablement la collecte de coraux dans le monde au cours des cinq prochaines années.
Sans les récifs coralliens, le monde perdrait une source précieuse de nourriture, de protection côtière, de médicaments et de revenus – ainsi que certains des écosystèmes les plus uniques et les plus beaux au monde.
Préserver l’avenir
Des modèles climatiques récents estiment que si les émissions de gaz à effet de serre se poursuivent sans relâche, 95 % ou plus des coraux de la planète pourrait mourir d’ici le milieu des années 2030. Cela laisse peu de temps précieux pour conserver la biodiversité et la diversité génétique des récifs.
Une approche, déjà en cours, consiste à confier toutes les espèces de coraux aux soins humains. Le Smithsonian fait partie du Alliance des biobanques de corauxune collaboration internationale visant à conserver les coraux en collectant des colonies vivantes, des squelettes et des échantillons génétiques et en utilisant les meilleures pratiques scientifiques pour aider à reconstruire les récifs.
À ce jour, plus de 200 espèces de coraux, sur quelque 1 000 espèces de coraux durs connues, et des milliers de colonies sont sous surveillance humaine dans des institutions du monde entier, y compris des organisations liées aux branches américaines et européennes de l’océan Indien. Association des zoos et aquariums. Bien qu’il s’agisse de clones de colonies sauvages, ces individus pourraient être placés dans des systèmes d’élevage de coraux qui pourraient être utilisés pour la cryoconservation ultérieure de leurs larves génétiquement assorties. Alternativement, leurs larves pourraient être utilisées pour des projets de restauration des récifs.
Tant que le changement climatique ne sera pas ralenti et inversé, les récifs continueront à se dégrader. Assurer un avenir meilleur aux récifs coralliens nécessitera la création de biodépôts de coraux, l’établissement de pépinières terrestres pour détenir des colonies de coraux et développer de nouveaux colons larvaires, ainsi que la formation de nouveaux cryoprofessionnels.
Pendant des décennies, les zoos ont utilisé élevage en captivité et réintroduction pour protéger les espèces animales tombées à des niveaux extrêmement bas. De la même manière, je crois que nos solutions innovantes peuvent créer de l’espoir et contribuer à sauver les récifs coralliens afin de réensemencer nos océans aujourd’hui et à long terme.
2024-03-28 15:47:33
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