D’anciens virus libérés par la fonte des glaces de l’Arctique pourraient présenter des risques majeurs

Une nouvelle étude met en garde contre les risques liés aux « pathogènes » qui voyagent dans le temps lorsqu’ils « dégèlent » avec le réchauffement de la planète

À mesure que le climat se réchauffe, les « agents pathogènes voyageant dans le temps » libérés par la fonte du pergélisol arctique pourraient constituer un risque pour les écosystèmes modernes, suggèrent les scientifiques.

Le pergélisol est une couche dure de sol gelé composée de terre, de sable et de roches située dans les régions de haute latitude ou de haute altitude comme le Groenland, l’Alaska, la Sibérie, le plateau tibétain et le nord du Canada. Cette couche de glace piège les microbes qui restent en sommeil pendant de longues périodes – mais, selon de nouvelles recherches, le réchauffement de la planète pourrait créer les conditions propices au retour de ces agents pathogènes du passé.

Pour mieux comprendre les effets écologiques possibles, une équipe internationale de chercheurs a modélisé numériquement les interactions entre un virus ancien et une bactérie moderne dans une étude publiée le 27 juillet dans la revue Biologie computationnelle PLOS.

À travers des dizaines de milliers d’itérations, l’équipe d’étude a suivi la manière dont le virus affectait la diversité des espèces d’une communauté bactérienne. Environ 1 % des virus anciens ont provoqué des perturbations majeures dans les écosystèmes numériques. L’agent pathogène a augmenté la diversité jusqu’à 12 % ou, à l’inverse, a diminué la diversité des espèces de 32 %. Les envahisseurs viraux ont non seulement survécu mais ont évolué au fil du temps, déséquilibrant le système.

Les chercheurs ont utilisé un logiciel appelé Avida pour simuler si des agents pathogènes réussiraient à s’infiltrer dans un écosystème. Sur une grille bidimensionnelle, les organismes bactériens interagissaient avec leur environnement pour rivaliser pour l’énergie et l’espace. Les concurrents qui trouvaient leur place pouvaient se reproduire et traverser les cycles.

Ce faisant, de petites erreurs de reproduction se sont produites qui ont créé une diversité génétique, aboutissant à un écosystème plus complexe. Lorsque le virus pénétrait dans cet environnement, comme tout autre parasite, il ne pouvait obtenir de l’énergie qu’en lixiviant des hôtes bactériens appropriés. Les hôtes ne pouvaient alors pas recevoir l’énergie dont ils avaient besoin pour survivre ou se reproduire et moururent par conséquent.

Cela signifie-t-il qu’environ un tiers des humains et des autres organismes vivants risqueront bientôt de mourir d’une maladie virale ressuscitée ? Non, mais l’auteur principal de l’étude, Giovanni Strona, et le co-auteur, Corey Bradshaw, ont déclaré que les résultats ajoutent encore une autre couche d’inquiétude aux risques d’un climat de plus en plus chaud.

Les espèces envahissantes peuvent diminuer la biodiversité

Au cours des deux dernières décennies, davantage de recherches ont été consacrées à la compréhension des conséquences de la fonte du pergélisol dans les régions arctiques, Étude de la NASA janvier 2022 qui a étudié les effets de la libération de carbone lors d’événements de dégel soudains et l’étude d’une décennie de Jean-Michel Claverie sur les agents pathogènes potentiellement infectieux enfermés dans le pergélisol.

Claverie, professeur émérite de médecine et de génomique à la Faculté de médecine de l’Université d’Aix-Marseille, a relancé ce qu’il a appelé le virus « zombie » du permafrost en 2014 et 2015, et lui et son équipe ont signalé cinq nouvelles familles d’anciens virus capables d’amibes infectantes dans une étude de février, comme indiqué précédemment par CNN. Les recherches menées par Claverie ont prouvé que d’anciens microbes pouvaient encore être infectieux même s’ils restaient en sommeil pendant des dizaines de milliers d’années.

Sur la base des travaux de Claverie, Bradshaw, directeur du Laboratoire d’écologie mondiale de l’Université de Flinders, en Australie, et Strona, chercheur principal au Centre commun de recherche de la Commission européenne, ont conçu une simulation pour quantifier les conséquences que pourraient avoir ces agents pathogènes. avoir.

Bien que le 1 % d’agents pathogènes responsables de perturbations majeures semble faible, 4 sextillions de cellules échappent au pergélisol chaque année, a déclaré Bradshaw. C’est bien plus que le nombre d’étoiles dans la galaxie.

« Un pour cent de 4 sextillions est un chiffre que la plupart des gens ne peuvent même pas concevoir. Il existe de très nombreuses opportunités pour que cela se produise. La probabilité est rare pour un virus individuel, mais il existe de nombreux virus potentiels”, a-t-il déclaré à CNN lors d’un entretien téléphonique.

Bradshaw a comparé les virus du pergélisol à toute autre espèce envahissante. Dans le monde réel, la plupart des hacks échouent, comme le reflète l’étude. Mais la raison pour laquelle nous avons encore des problèmes avec les espèces envahissantes, a-t-il expliqué, est qu’il y a de nombreuses introductions dans un écosystème.

Lors des invasions réussies de l’étude, la perte de 32 % de la diversité des espèces qui en a résulté ne signifie pas que le virus a tué un tiers de toutes les bactéries de l’écosystème numérique, a déclaré Strona. Cela signifie plutôt que l’ensemble de l’écosystème a connu une perte de 32 % de sa diversité bactérienne.

Lorsque des virus infectaient des bactéries et tuaient leurs hôtes, les effets sur l’écosystème étaient catastrophiques. Les ressources qui existaient en équilibre sont tout simplement devenues indisponibles, de sorte que les espèces restantes ont été contraintes de se lancer dans une course aux armements pour survivre, a déclaré Bradshaw. Prédateurs et proies se disputaient les ressources restantes, déséquilibrant le système. S’il y avait moins de prédateurs pour consommer leurs proies, celles-ci prospéreraient, seraient surpeuplées et consommeraient trop de ressources. La surproduction a ensuite réduit les populations de proies lors d’un abattage naturel. S’il y avait plus de prédateurs, ils consommeraient trop de proies pour survivre durablement, ce qui conduirait au même résultat.

Selon les chercheurs, l’introduction du virus était la seule cause de cette grande fluctuation de la diversité des espèces.

Le rôle des émissions de carbone

Les organismes modernes, y compris les humains, disposent de peu ou pas de mécanismes de défense naturels contre les agents pathogènes anciens. Mais pour l’équipe de recherche, l’étude constitue davantage un appel à l’action qu’un véritable avertissement, affirment Strona et Bradshaw.

“Nous n’avons pas encore besoin de tirer la sonnette d’alarme”, a déclaré Kimberley Miner, climatologue au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie. Elle a déclaré qu’elle pensait qu’il existait des préoccupations plus urgentes concernant la crise climatique, mais beaucoup plus gérables, comme la réduction des émissions de carbone dans l’atmosphère.

L’étude est une première étape importante dans la quantification des risques de ces variables inconnues, a déclaré Miner, qui n’a pas participé à cette recherche. Mais l’hypothèse d’une infection par ces pathogènes émergents reste « hautement improbable ».

Les zones qui contiennent le pergélisol terrestre sont peu peuplées. Si d’anciens agents pathogènes parvenaient à s’échapper, ils auraient du mal à trouver des personnes à infecter. De plus, le pergélisol fond progressivement tout au long de l’année, à raison d’environ 3 centimètres par saison, et la plupart des 4 sextillions de cellules sont libérées lors de ce dégel progressif, a expliqué Miner.

Les dégels brusques du pergélisol arctique, qui surviennent parfois en quelques jours, sont « ce qui nous préoccupe le plus en termes de libération d’organismes que nous ne connaissons pas », a-t-il expliqué.

Avec l’augmentation de la température moyenne mondiale, ces fontes soudaines deviendront de plus en plus courantes. Après des températures record en juillet, des images de drones ont capturé le plus grand cratère de permafrost de Sibérie en train de couler alors que la glace sous le sol fondait.

Strona et Bradshaw ont souligné la nécessité de mener davantage de recherches pour étendre les implications de leurs découvertes aux populations humaines ou animales. Les deux chercheurs ont déclaré que leur intention était de fournir un cadre permettant d’évaluer le risque d’envahisseurs biologiques d’une époque révolue.

La seule action préventive dans tous ces cas – qu’il s’agisse de l’élévation du niveau de la mer, de chaleur mortelle ou d’agents pathogènes émergents – est de ralentir ou d’arrêter les émissions de carbone qui entraînent le réchauffement climatique et protègent les écosystèmes arctiques, affirment les auteurs de l’étude. Sans cela, disaient-ils, les effets écologiques en cascade cesseraient de relever de la science-fiction.

Image du haut : Les dégels brusques du pergélisol arctique, qui peuvent libérer des agents pathogènes infectieux, deviendront plus fréquents à mesure que le climat se réchauffe. Sur cette image aérienne, des lacs créés par la fonte du pergélisol sont vus le 15 juin 2017 à Barrow, en Alaska. L’Asahi Shimbun/Getty Images