Les coraux sont des animaux calcifiants et sont les principaux architectes de l'écosystème marin le plus diversifié, les récifs coralliens. L'animal corallien abrite de minuscules microalgues en tant que symbiotes dans ses tissus, où ils fixent le CO2 via la photosynthèse et fournissent à l'animal hôte du carbone organique pour sa respiration. À son tour, les microalgues trouvent refuge et nutriments dans le tissu corallien, qui s'étend sur un squelette complexe de carbonate de calcium déposé par l'animal hôte.

Le corail hôte prend plusieurs mesures pour optimiser la récolte de lumière de ses symbiotes, tout en évitant une exposition excessive à la lumière. Cela inclut la contraction et la relaxation des tissus ainsi que la synthèse des pigments de l'hôte corallien, y compris des complexes protéiques hautement fluorescents similaires aux protéines fluorescentes vertes bien connues qui sont largement utilisées comme marqueurs cellulaires dans les sciences de la vie.

L'observation directe des coraux vivants n'est pas facile et s'est appuyée sur l'imagerie en champ clair et la microscopie à épifluorescence avec une profondeur et une résolution de surface limitées en raison du tissu de corail opaque, qui est composé de différentes couches cellulaires, ainsi qu'une rétrodiffusion diffuse du squelette corallien sous-jacent. L'utilisation de la lumière visible pour de telles observations peut également influencer les coraux, par exemple. en stimulant la photosynthèse ou en s'exposant à des UV et à une lumière bleue potentiellement nocifs.

Une équipe internationale de scientifiques dirigée par le professeur Michael Kühl au Département de biologie, L'Université de Copenhague a maintenant dépassé ces limites en observant l'organisation des tissus des coraux vivants en utilisant la tomographie par cohérence optique.

Michael Kühl explique, « L'OCT est une technologie de type ultrasons optique qui est par exemple utilisée par les médecins pour surveiller les lésions tissulaires dans l'œil. Elle implique l'utilisation d'un rayonnement proche infrarouge non actinique qui pénètre plus profondément dans les tissus que la lumière visible et peut révéler des structures microscopiques avec différents Nous avons utilisé un système OCT qui a permis une numérisation 3D rapide d'une zone de 1 à 2 cm2 jusqu'à une profondeur de tissu/squelette de 1 à 3 mm à une résolution spatiale de quelques m. l'organisation des tissus sur le squelette des coraux vivants."

Il a été possible d'identifier différentes couches de tissus et de quantifier leur plasticité lors des changements d'exposition à la lumière sur les coraux vivants. Les coraux ont rapidement contracté leurs tissus sous un stress lumineux élevé, le rendant plus réfléchissant, protégeant ainsi leurs symbiotes contre l'excès de lumière. L'OCT a également permis la quantification de pigments hôtes fluorescents organisés en granules qui rendaient également le tissu plus réfléchissant surtout après contraction.

Dans le noir, les coraux élargissent leurs tissus pour avoir un meilleur accès à l'oxygène, et OCT ont montré que la surface tissulaire des coraux peut être doublée la nuit. La surface des coraux exposés à l'eau de mer et à la lumière incidente est donc très dynamique, et les PTOM peuvent désormais quantifier ces changements. Cela peut avoir des implications importantes pour les mesures des taux métaboliques des coraux, qui sont généralement normalisés à la surface du squelette de corail après le retrait du tissu - en supposant que ces mesures de surface sont représentatives de la surface du tissu corallien. Les résultats de l'OCT indiquent que cette hypothèse doit être révisée.

Il a également été possible de suivre la production de mucus corallien à la surface des tissus, qui est un élément important de la vie corallienne car le mucus abrite des micro-organismes bénéfiques et piège également les particules à des fins d'alimentation ou d'auto-nettoyage. La production accrue de mucus est également une signature des coraux stressés, par exemple. dès le début du blanchissement des coraux. Par ailleurs, les coraux peuvent développer des structures tissulaires défensives spéciales telles que les filaments mésentériques lors d'un stress mécanique, et l'OCT pourraient également visualiser de telles réponses dynamiques.

Michael Kühl résume :« L'OCT est une technique puissante pour étudier la structure dynamique des coraux vivants et leur réponse comportementale au stress environnemental. Elle permet désormais de nombreuses nouvelles applications en science du corail ainsi que dans d'autres domaines de la biologie marine. Notre étude illustre également le l'importance des approches interdisciplinaires en science. Qui aurait pensé qu'une technique utilisée en clinique ophtalmologique serait utile pour la recherche sur les coraux ? »