Les squelettes de corail sont les éléments constitutifs de divers écosystèmes de récifs coralliens, ce qui a conduit à une inquiétude croissante quant à la façon dont ces espèces clés feront face au réchauffement et à l'acidification des océans qui menacent leur stabilité.

Nouvelle recherche de Pupa Gilbert, professeur de physique à l'Université du Wisconsin-Madison, fournit la preuve qu'au moins une espèce de corail, Stylophora pistillata, et peut-être d'autres, construire leur dur, squelettes de carbonate de calcium plus rapidement, et en plus gros morceaux, qu'on ne le pensait auparavant. Au lieu d'ajouter lentement de la matière molécule par molécule, l'animal corail construit activement de gros morceaux de minéraux qu'il ajoute à son squelette en croissance, l'aidant à croître beaucoup plus rapidement qu'elle ne le pourrait autrement, et avec un meilleur contrôle.

La nouvelle recherche suggère que parce que les minéraux sont d'abord formés à l'intérieur du tissu corallien, ils peuvent continuer à le faire même dans les océans qui s'acidifient. Si d'autres espèces de coraux construisent leur squelette de la même manière, alors les océans pourraient éviter une crise à grande échelle dans la formation du squelette corallien qui, selon les scientifiques, détruirait les écosystèmes récifaux. D'autres contraintes, comme les eaux plus chaudes et le blanchissement des coraux, encore en danger le corail, toutefois.

L'ouvrage est publié cette semaine (28 août, 2017) dans le Actes de l'Académie nationale des sciences . Des collaborateurs de l'Université de Haïfa et du Laboratoire national Lawrence Berkeley ont contribué à la recherche.

"Les récifs coralliens ne couvrent qu'un pour cent des fonds océaniques, mais ils abritent 25 pour cent de toutes les espèces marines, ils sont donc incroyablement divers et importants d'un point de vue biologique, " dit Gilbert. " Mais ils sont aussi économiquement importants pour l'industrie de la pêche, tourisme, et en raison de leur rôle dans la protection des côtes contre les tempêtes tropicales."

Les coraux sont des colonies de petits, animaux tentaculaires qui s'enferment dans des structures osseuses constituées de carbonate de calcium minéral, le même matériau qui compose les coquilles d'autres créatures marines. Leur rôle dans la création d'habitats pour divers écosystèmes a attiré l'attention sur les coraux et la façon dont ils construisent leurs squelettes rocheux.

Malgré des décennies de recherche, les scientifiques avaient été incapables de distinguer de manière fiable entre deux théories concurrentes de la croissance des coraux. L'idée classique était que les coraux dépendaient en grande partie d'un fluide riche en calcium, une molécule à la fois, ajoutant lentement des minéraux au squelette. D'autres preuves indiquaient un rôle beaucoup plus actif pour les animaux à corps mou prenant de l'eau de mer, en le concentrant, mais en l'ajoutant toujours une molécule à la fois à leurs squelettes.

Gilbert a développé une nouvelle façon d'imager les portions croissantes de squelettes de corail pour voir de quoi étaient faites les structures en formation, qu'elle appelle mappage de composants. En utilisant la lumière à haute énergie fournie par la source lumineuse avancée du laboratoire de Berkeley pour distinguer différents minéraux, L'équipe de Gilbert a créé une carte pixel par pixel pour générer une image des squelettes en croissance de Stylophora pistillata, également connu sous le nom de corail de capot. Ils ont vu des particules constituées d'instables, formes amorphes de carbonate de calcium sur et près des surfaces de croissance des squelettes coralliens.

Certaines des particules mesuraient relativement 400 milliardièmes de mètre de diamètre, qui est plus de 500 fois plus grand qu'un seul groupe carbonate de calcium. Les chercheurs ont également observé des preuves que les précurseurs instables se sont finalement cristallisés en aragonite, la forme stable de carbonate de calcium qui compose les squelettes de coraux matures.

"Ce sont les mêmes précurseurs observés dans les biominéraux de l'oursin et de l'ormeau, qui sont des organismes différents de branches complètement différentes dans l'arbre de vie, donc le fait qu'ils aient utilisé exactement le même mécanisme pour former leurs squelettes est vraiment surprenant, ", explique Gilbert.

Dans leur nouveau modèle de croissance du squelette corallien, Gilbert et ses collègues proposent que les coraux collectent l'eau de mer dans leurs tissus, ajouter des matériaux, et les organiser en grosses particules de carbonate de calcium amorphe. Ce n'est qu'alors que les animaux transportent ces particules et les attachent à leurs squelettes en croissance, où ils se transforment lentement en aragonite stable. Ce modèle de croissance est plus de 100 fois plus rapide que la croissance molécule par molécule, ce qui est conforme aux mesures précédentes de la vitesse de croissance des coraux.

Puisque cette nouvelle recherche indique un rôle actif des coraux dans le développement de leur squelette, cela suggère qu'ils ne sont pas entièrement à la merci de la composition chimique de l'océan. Alors que les conditions acides sont connues pour dissoudre le carbonate de calcium, la méthode de construction du squelette que Gilbert a observée dans cette étude devrait être beaucoup plus stable face à l'acidification des océans. Bien que les niveaux croissants de dioxyde de carbone atmosphérique acidifient les océans, les nouveaux travaux suggèrent que les coraux pourraient résister à ce stress.

« Si ce mode de formation se vérifie chez d'autres espèces de corail, alors il pourrait s'agir d'un mécanisme plus général, et cela permettrait de prédire que les coraux se formeront en effet aussi bien dans les océans acidifiants, " dit Gilbert.