Détecté pour la première fois au Brésil sur la côte de la région Sud-Est à la fin des années 1980, lorsque la prospection pétrolière et gazière a commencé dans le bassin de Campos au large de Rio de Janeiro, les coraux solaires du genre Tubastraea se propagent maintenant très rapidement sur les côtes rocheuses et les falaises des îles brésiliennes et sont considérés comme des envahisseurs biologiques.

Autrefois biodiversifié et multicolore, les récifs de l'île de Búzios, qui fait partie de la municipalité d'Ilhabela, État de São Paulo, également situés au sud-est - sont maintenant recouverts de rayures orange. À certains endroits, aucune roche nue ou autre espèce de corail ne peut être vue.

"Les récifs autour de l'île de Búzios sont dans un état irréparable, " a déclaré Marcelo Kitahara, professeur au Département des sciences marines de l'Université fédérale de São Paulo (DCMAR-UNIFESP) à Santos, Brésil. Kitahara dirige un projet soutenu par la Sao Paulo Research Foundation—FAPESP pour étudier la phylogénomique de deux espèces et les liens entre leur évolution et le changement climatique.

Le genre Tubastraea comprend sept espèces, tous originaires des eaux tropicales de l'océan Indien et du Pacifique. Seulement deux, T. coccinea et T. tagusensis , se trouvent également dans le sud-ouest de l'Atlantique. Les deux sont des espèces envahissantes.

Les premières observations brésiliennes ont été enregistrées dans le bassin de Campos dans les années 1980, suivi par la découverte de colonies sur les récifs au large de la côte sud de l'État de Rio de Janeiro dans les années 1990. Depuis, du corail solaire a été trouvé sur plus de 3, 000 km de côtes brésiliennes, de Santa Catarina au sud à Ceará au nord-est.

"Une action de gestion est encore possible à certains endroits, mais cela nécessite l'élimination manuelle complète de toutes les colonies, " dit Kitahara. " Si rien n'est fait pour arrêter son avance, le corail solaire pourrait potentiellement coloniser toute la côte brésilienne. »

Une étude montrant la capacité surprenante du corail solaire à se régénérer a vu ses résultats publiés dans le Journal de biologie marine expérimentale et d'écologie . L'auteur principal est Ph.D. étudiante Bruna Louise Pereira Luz, un biologiste affilié à l'Université fédérale du Paraná (UFPR) et actuellement en Australie étudiant le corail solaire à l'Université James Cook, Townsville, près de la grande barrière de corail, sous la supervision de Kitahara.

« Les colonies de coraux solaires se multiplient à grande vitesse dans des zones comme celles-ci. Nous avons cherché à comprendre comment et pourquoi, ", a déclaré Kitahara. Sur l'une des découvertes, rendue possible uniquement grâce à une expérience menée en laboratoire, ils ont également révélé que le processus de régénération des coraux solaires s'accélère à mesure que la température de l'eau augmente.

Influence possible de l'industrie pétrolière et gazière

L'apparition de ces espèces envahissantes juste au début de la production de pétrole et de gaz n'était pas unique à Rio de Janeiro. Le golfe du Mexique possède également de vastes champs pétrolifères offshore, et le corail solaire a été trouvé sur la côte mexicaine depuis le début des années 2000. Il existe même des traces de corail solaire attaché aux coques des navires.

"Nous ne pouvons pas être totalement sûrs que le forage pétrolier offshore dans le bassin de Campos ait entraîné l'invasion de notre côte par le corail solaire, mais toutes les preuves pointent vers cette conclusion, " a déclaré le coordinateur du projet FAPESP.

Un récif de corail est un squelette calcaire construit par des colonies de milliers de petits animaux appelés polypes coralliens. La plupart des coraux constructeurs de récifs contiennent des algues photosynthétiques qui vivent dans leurs tissus. Les coraux et les algues ont une relation symbiotique :les polypes fournissent les composés nécessaires aux algues pour la photosynthèse, et les algues fournissent des nutriments aux polypes. Autres types, y compris le corail solaire, peut croître et proliférer sans algues.

"Parce qu'il n'a pas d'algues, Le corail solaire n'est pas confiné aux endroits ensoleillés pour la photosynthèse. Il se produit généralement à des profondeurs allant jusqu'à 20 mètres, mais des observations ont été enregistrées à 110 mètres. Sur les rivages rocheux et les falaises sous-marines, les polypes forment un grand nombre de colonies et couvrent 100% du substrat, " expliqua Kitahara.

Au cours de ce processus, ils chassent le corail indigène, relations écologiques dévastatrices avec la faune marine qui en dépend ou l'habite.

Réorganisation des cellules souches

Pour étudier les mécanismes qui permettent au corail solaire de s'adapter avec tant de succès et de proliférer rapidement dans divers environnements marins, les chercheurs ont collecté une colonie de T. coccinea et un autre de T. tagusensis de l'île de Búzios.

Dans le laboratoire, les chercheurs ont retiré de chaque colonie 120 fragments composés de squelette avec des tissus vivants mais dépourvus de mésentères, bouches et tentacules. Les échantillons de chaque espèce ont ensuite été séparés en deux groupes de 60, un avec de très petits fragments (3,5-11 mm²) et un autre avec des fragments légèrement plus gros (11-53 mm²). Les 240 fragments ont été placés séparément dans des conteneurs avec de l'eau de mer filtrée.

Pour chaque combinaison d'espèces et de taille de fragment, les individus ont ensuite été séparés en trois groupes de 20 fragments et maintenus à une température constante de 24 °C (historiquement la température moyenne de l'eau de surface dans la région), 27 °C (température moyenne de la surface de la mer en été) ou 30 °C (observée lors des canicules).

Finalement, les effets de la présence de nourriture ont été testés en ajoutant des quantités égales (10 ml) de zooplancton vivant tous les deux jours à la moitié des récipients.

Les fragments ont été photographiés le premier jour de l'expérience et lorsque la bouche et le polype complet ont été observés pour la première fois. Seulement 41 des 240 fragments, ou 17,1%, a subi une nécrose des tissus et la mort. Les 199 autres fragments (86,9 %) se sont régénérés. Parmi ceux-ci, 21 (9% de l'ensemble de l'échantillon) ont affiché un schéma de régénération alternatif, avec la formation de deux polypes au lieu d'un.

Quelle que soit l'espèce, la survie des fragments de corail n'était affectée que par la température. Le taux de survie était le plus élevé à 24 °C. Il n'y avait pas de différence entre les fragments conservés à 27 °C et ceux conservés à 30 °C. L'approvisionnement alimentaire et la taille des fragments n'ont pas affecté la survie.

La régénération s'est avérée inclure les étapes suivantes. Après la rétraction initiale des tissus, les rudiments de la bouche sont devenus perceptibles, parfois deux pour un seul fragment. Le développement ultérieur a consisté soit en une réorganisation des tissus autour des rudiments de la bouche, conduisant à la formation de deux petits, polypes distincts, ou la réabsorption d'un des rudiments, auquel cas une différenciation tissulaire significative autour du rudiment buccal restant a entraîné un polype plus gros.

"Nous avons observé un phénomène très intéressant, " dit Kitahara. " D'un point de vue cellulaire, il y a eu une réorganisation des cellules souches. Le polype en formation a consommé des tissus comme source d'énergie pour donner la priorité à la production d'autres parties du corps."

Les résultats de l'expérience ont généralement indiqué des taux de régénération plus rapides à des températures plus élevées. La régénération buccale la plus rapide pour les fragments sans contact avec les aliments était de 23 jours à 24 °C ou de 18 jours à 30 °C. Cependant, les fragments conservés à 27 °C en contact avec du zooplancton vivant présentaient un développement buccal 30% plus rapide. Ceci suggère un développement buccal optimal à température intermédiaire (27 °C), à condition qu'il y ait contact avec les aliments.

Des fragments des deux espèces se sont développés en polypes complets en 25 jours environ à 27 °C et 30 °C. Individus de l'espèce non nourris T. coccinea a pris environ 41 jours pour obtenir la formation de polypes.

Comme Kitahara l'a expliqué, le fait que le corail solaire se régénère plus rapidement à des températures plus élevées est très lié à son succès invasif. La plupart des coraux indigènes de la côte brésilienne souffrent de blanchissement lorsque la température de l'eau de surface augmente.

"Ils perdent de la couleur, " a déclaré le chercheur financé par la FAPESP. " Une eau plus chaude interfère avec le métabolisme de leurs algues symbiotes. Le corail blanchi ne survit que quelques jours. Si la température reste élevée, il meurt. Le blanchissement ou la mort du corail indigène ouvre une opportunité pour l'invasion du substrat par le corail solaire."

Les prochaines étapes de cet axe de recherche, selon Kitahara, sera de séquencer le génome du corail solaire, du côté moléculaire, et, du côté écologique, pour étudier les aspects biologiques de son invasion et comment elle affecte la faune marine indigène.

L'avenir ne semble pas prometteur pour les coraux indigènes de la côte brésilienne, de l'avis de Kitahara. Pour le corail soleil, au contraire, il a l'air brillant. D'une part, le changement climatique mondial et la hausse des températures de l'eau de mer aident l'envahisseur, qui se régénère plus vite dans une eau plus chaude, tandis que les coraux indigènes risquent de mourir. Sans parler de la perspective d'expansion de la production pétrolière dans les eaux brésiliennes.