Dans les écosystèmes des récifs coralliens, au milieu des coraux de pierre, frondes d'algues et bancs de poissons, les micro-organismes sont essentiels pour recycler les nutriments - transformer des morceaux de matière organique en formes d'azote et de phosphore, par exemple, utiles aux organismes photosynthétiques.

Une étude publiée aujourd'hui dans Communication Nature par des chercheurs de la San Diego State University (SDSU), l'Université d'Hawai'i à Mānoa, Scripps Institution of Oceanography et d'autres ont révélé que les bactéries présentes dans l'eau recouvrant des dizaines de récifs coralliens ont radicalement changé pendant la nuit, puis est retourné dans la même communauté de jour que celle observée le matin précédent. Plus loin, comme si ces communautés étaient toutes au courant du même horaire, ces changements ont été synchronisés à travers les récifs séparés par des centaines de milles.

« Des études sur les rythmes jour-nuit des processus récifaux sont nécessaires pour comprendre de manière holistique les rôles fonctionnels des acteurs microbiens dans ces écosystèmes, " a déclaré Linda Wegley Kelly, professeur adjoint de recherche adjoint à SDSU et co-auteur principal de l'étude.

En 2013, une équipe internationale de chercheurs a mené une croisière vers les îles de la Ligne Sud, une chaîne éloignée d'îles équatoriales au sud d'Hawai'i, pour mesurer une suite de processus récifaux. Pour éviter les dangers de la navigation de plaisance et des opérations de plongée de nuit, un échantillonneur autonome a été conçu pour prélever un échantillon d'eau juste au-dessus du récif de corail à minuit. En prélevant des échantillons de cette manière, les chercheurs ont mesuré les changements dans la chimie de l'eau et les types de microbes présents par rapport à la journée sur de nombreux sites. L'équipe a également utilisé des outils génomiques pour montrer comment ces changements de communauté déterminent les processus microbiens dans les récifs qui diffèrent le jour et la nuit.

"Des études antérieures sur les microbes marins ont montré que différents groupes fonctionnels modifient leur activité au cours de la journée, mais les populations microbiennes restent relativement constantes au cours des cycles journaliers, " a déclaré Craig Nelson, professeur adjoint d'océanographie à la UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology et co-directeur d'étude. "Ceux qui étudient les récifs savent que ces écosystèmes changent considérablement du jour à la nuit, mais cette étude révèle un aspect auparavant invisible de ce changement :un changement dramatique et prévisible, non seulement dans ce que font les microbes, mais quels groupes sont les plus abondants. »

L'équipe a découvert qu'un groupe de microbes appelé Psychrobacter semble montrer la voie. Étonnamment, Psychrobacter peut représenter 40 à 70 % de la communauté microbienne marine pendant la journée, et est cent fois plus abondante que pendant la nuit. Mais qu'est-ce qui influence Psychrobacter ?

"Les changements que nous avons observés dans la composition microbienne au cours d'un cycle jour-nuit impliquent que les habitats des récifs coralliens manipulent l'eau de mer environnante - à la fois la chimie et la microbiologie - sur la base des activités diurnes et nocturnes du biote local collectif, " dit Kelly. " Cette fonction peut moduler le nombre de microbes dans l'eau, promouvoir le cycle de l'énergie à travers le réseau trophique récifal, ou fournir des effets stabilisants à l'écosystème.

"Cette équipe de recherche est parmi les premières à examiner les changements dans les communautés microbiennes des récifs coralliens de jour comme de nuit, " dit Dan Thornhill, un directeur de programme à la Division des sciences océaniques de la National Science Foundation, qui a financé l'étude. "Ces scientifiques ont découvert des différences surprenantes et remarquables dans les micro-organismes selon l'heure de la journée. L'étude a également découvert le rôle important des microbes nocturnes dans le recyclage des nutriments sur les récifs."

Étant donné l'importance apparente de Psychrobacter , l'équipe cherche ensuite à assembler son génome, isoler la bactérie en culture, et examiner plus avant la biologie de cet organisme.

Les travaux en cours des auteurs montrent comment l'état des récifs, c'est-à-dire en bonne santé ou stressé, dominance de coraux ou d'algues - peut modifier le nombre et les types de microbes dans l'eau de mer environnante. Cela met en évidence les conséquences environnementales de la modification des habitats benthiques récifaux ; où la perte des organismes calcifiants fondamentaux élimine les processus qui ont un impact sur les eaux côtières qui assurent la connectivité entre la terre et la mer.