Une équipe de scientifiques dirigée par Rutgers étudie les interactions virus-hôte d’une algue marine blindée abondante dans le monde, Emiliania huxleyia découvert que les plaques de craie circulaires produites par les algues peuvent agir comme catalyseurs d’infection virale, ce qui a de vastes conséquences pour des milliards de créatures océaniques microscopiques et le cycle mondial du carbone.
“Dans une goutte d’eau de mer, il y aura environ 1 000 à 10 000 E. huxleyi cellules et environ 10 millions de virus », a déclaré Kay Bidle, professeur au Département des sciences marines et côtières de la Rutgers School of Environmental and Biological Sciences (SEBS) et auteur principal de l’étude. « Ils sont tous en quelque sorte de la course aux armements les uns contre les autres et nous l’étudions pour voir comment cela se passe et impacte le cycle du carbone de la Terre.”
Reportage dans Avancées scientifiquesles chercheurs ont déclaré avoir découvert, grâce à des observations à la fois dans l’océan et en laboratoire, que les plaques de craie (carbonate de calcium), appelées coccolithes, sont un acteur central jusque-là non réalisé dans les infections virales qui peuvent effondrer des proliférations de phytoplancton de la taille de certains pays à l’intérieur semaines.
“Les coccolithes peuvent agir comme catalyseurs de la mort, en livrant des virus directement aux cellules d’algues pour une infection réussie”, a déclaré Christopher Johns, doctorant au Département des sciences marines et côtières du SEBS et auteur principal de l’étude.
E. huxleyi est une espèce unicellulaire de phytoplancton qui, comme les arbres, effectue la photosynthèse. Dans le cas du phytoplancton, ils convertissent le dioxyde de carbone dissous dans l’eau de mer en composés organiques et produisent en même temps de l’oxygène.
“Le phytoplancton dans les océans contribue à environ la moitié de l’oxygène de la Terre, l’autre moitié provenant des plantes terrestres”, a déclaré Bidle. “Chaque autre respiration que vous prenez provient du phytoplancton.”
E. huxleyi est bien connu pour sa capacité à biominéraliser le carbonate de calcium, similaire aux coraux, en produisant des coccolithes, qui sont disposés à la surface des cellules pour former une couche blindée. Ces coccolithes sont produits puis rejetés dans l’eau de mer environnante dans un cycle continu.
Pendant des années, la fonction de ces coccolithes a été mal comprise, selon Bidle. Les chercheurs pensaient que l’armure de craie existait en partie pour empêcher le phytoplancton d’être infecté par des virus. Et les coccolithes libres abandonnés étaient généralement considérés comme des particules planctoniques dérivant passivement avec peu de rôles biologiques ou écologiques.
Mais lors d’expériences menées dans des laboratoires du campus Cook de l’Université Rutgers au Nouveau-Brunswick, Johns et d’autres membres de l’équipe ont observé que les coccolithes expulsés peuvent retrouver leur chemin vers le E. huxleyi cellules, se rattachent et, en même temps, transportent des particules virales, facilitant ainsi l’infection. Cette capacité à propager et à catalyser l’infection est un rôle inattendu des coccolithes avec des résultats potentiels importants pour l’écosystème.
La découverte a également un lien important avec le changement climatique et le cycle du carbone de la Terre, a déclaré Bidle. Infecté E. huxleyi les cellules produisent une colle collante qui peut aider à agréger les particules dans ce qu’on appelle la “neige marine”. Lorsque la neige marine coule dans les profondeurs de l’océan, elle aide à séquestrer et à enfouir le carbone, le retirant de l’atmosphère pendant des siècles, voire des millénaires. Les coccolithes sont importants dans ce processus car ils sont plus lourds que l’eau de mer et aident à faire couler les particules plus rapidement et plus rapidement dans l’océan profond.
En aidant à la mort du phytoplancton, ainsi qu’à la formation et au naufrage de la neige marine, les biominéraux coccolithes peuvent finalement avoir un impact positif sur l’élimination du dioxyde de carbone de la couche supérieure de l’océan et de l’atmosphère, a déclaré Bidle.
“Cela signifie que les coccolithes facilitent le processus de séquestration ou d’absorption du carbone dans l’océan profond pendant des milliers d’années, ce qui en fait des acteurs importants dans l’équilibre du cycle du carbone de la Terre”, a déclaré Bidle.
D’autres chercheurs de Rutgers sur l’étude incluent le professeur agrégé Heidi Fuchs ; Karen Grace Bondoc-Naumovitz, ancienne boursière postdoctorale maintenant à l’Université d’Exeter en Angleterre; et Alexandra Matthews, ancienne étudiante de premier cycle, toutes au sein du Département des sciences marines et côtières.
Des chercheurs du Laboratoire national d’Oak Ridge du Département américain de l’énergie, de l’Université de Californie à Santa Barbara et de l’Université de Caroline du Nord à Wilmington ont également participé à l’étude.
