Comment les cryoprocédés sont censés sauver les récifs coralliens

Alors que les températures extrêmes de la mer transforment les récifs coralliens des Caraïbes et au-delà en cimetières, une équipe de scientifiques tente d’aider les coraux à se refroidir. Et une température assez glaciale – jusqu’à -200 degrés Celsius.

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Mourir Alliance des biobanques de corauxqui comprend, entre autres, le biologiste marin Marie Hagedorn Dirigé par le Smithsonian Conservation Biology Institute, l’objectif est de cryoconserver ou de préserver d’une autre manière les quelque 1 000 espèces de coraux qui composent un récif. Il est prévu que Les récifs coralliens en tant qu’écosystème disparaîtront d’ici 2035. Hagedorn espère congeler suffisamment de spermatozoïdes, de larves et de polypes adultes pour non seulement soutenir les efforts de conservation actuels – comme la reproduction de coraux résistants à la chaleur – mais aussi pour reconstruire les récifs dans le cas de plus en plus probable d’une extinction marine massive. Cependant, des obstacles techniques majeurs s’opposent à la réalisation de ce projet.

Congeler, mais sans cristaux de glace déchiquetés

La glace est peut-être le plus grand ennemi d’une cryoconservation réussie. “La glace est un cristal”, explique Matthew Powell-Palm, thermodynamicien à la Texas A&M University. “Ce que nous voulons, c’est que l’eau forme un verre dans le tissu corallien.” Au niveau moléculaire, dit Powell-Palm, le verre ressemble à un liquide solidifié, sans les cristaux déchiquetés qui peuvent déchirer les tissus délicats. Pour éviter la formation de glace, les échantillons sont immergés dans une solution cryoprotectrice favorisant le verre, puis rapidement refroidis. Un processus différent est requis pour les algues symbiotiques des coraux. Autre condition du succès : toutes les techniques doivent être développées en tenant compte des capacités techniques limitées des stations de terrain éloignées dans des pays comme l’Australie ou l’Indonésie.

La décongélation est alors un autre nouveau défi. Les coraux sont malades et sensibles aux infections dans les premiers jours et semaines après la décongélation. L’équipe développe donc un cocktail d’antibiotiques, de probiotiques et d’antioxydants pour augmenter les taux de survie. «Imaginez un patient qui vient de subir une opération à cœur ouvert», explique Hagedorn. “Il ne sortira pas le lendemain.”

La difficulté de la cryoconservation augmente avec la taille, la complexité et la teneur en graisse du tissu. Les spermatozoïdes sont relativement faciles à conserver, explique Hagedorn, tandis que les œufs gras ne sont viables que quelques heures, ce qui les rend « tout simplement trop difficiles à conserver ». Prévenir l’extinction des coraux nécessite de développer des méthodes faciles à utiliser pour congeler les larves – la forme immature et nageant librement des coraux au début de leur cycle de vie – ainsi que les fragments de colonies matures.

En deux heures, les larves de corail nagent à nouveau

Hagedorn et ses collaborateurs sont capables de cryoconserver des larves depuis 2018, mais le processus était délicat et la décongélation nécessitait des lasers sophistiqués pour les chauffer à une vitesse de plus de 1 000 000 degrés Celsius par minute. L’équipe de Hagedorn a désormais développé et testé une méthode simplifiée. Pour congeler, les larves sont déshydratées sur un filet en acier, plongées dans un cryoprotecteur et immergées dans de l’azote liquide. Pour décongeler, le filet est placé dans une solution de réhydratation à température ambiante. Si tout se passe bien, les larves nageront à nouveau dans les deux heures. «C’était un grand pas en avant», déclare Hagedorn. “Cela signifie que nous pouvons arrêter l’extinction des espèces, et nous pouvons le faire de manière très conviviale.”

Des progrès ont également été réalisés dans la conservation des coraux adultes. En août, Powell-Palm, Hagedorn et d’autres ont annoncé qu’ils ont observé des adultes cryoconservés survivre pendant un jour ou deuxavant qu’ils ne soient victimes de la bactérie. Le processus qu’ils utilisent, appelé vitrification isochore, utilise une petite chambre scellée pour empêcher les liquides de se transformer en glace. «Je parle toujours de basse technologie et de haute science», déclare Powell-Palm. “Les processus thermodynamiques qui se produisent dans la chambre sont merveilleusement complexes… mais technologiquement, c’est incroyablement simple.” Les procédures de vitrification jouent généralement un rôle dans les traitements de fertilité pour la cryoconservation des ovules et des embryons.

Un tournant pour la mort des coraux ?

Si – et Hagedorn souligne ce « si » – la vitrification isochore des coraux se perfectionne, ce serait un tournant. Au lieu d’attendre les quelques nuits de l’année où les coraux frayent pour attraper leurs spermatozoïdes et leurs larves, cette méthode permettrait aux chercheurs de collecter et de cryoconserver les coraux quand cela leur convient. Les fragments décongelés se développeraient en colonies plus grandes et pourraient également un jour se reproduire, contribuant ainsi à faire revivre les récifs morts ou en difficulté.

Mais le problème le plus difficile est peut-être celui du temps. Les températures élevées, l’eau acide, la pollution et les maladies ont des conséquences néfastes sur les coraux, les rendant potentiellement trop malades pour résister au stress de la cryoconservation. Les coraux doivent être retirés le plus rapidement possible, explique Hagedorn, alors que leur santé est encore largement intacte.

Dans le même temps, il prévoit un programme de conservation qui pourrait prendre des décennies, voire des siècles, car les océans pourraient continuer à se réchauffer pendant de nombreuses générations, même si des mesures climatiques décisives sont prises. Hagedorn étudie la possibilité de stocker des coraux et d’autres tissus animaux dans des parties de la lune fraîches en permanence. Si une catastrophe frappe les réserves de coraux de la Terre, les échantillons stockés dans des tubes de lave ou des cratères sombres pourraient survivre pendant des siècles.

(jl)