Le gyre du Pacifique Sud est un désert océanique. Cependant, en raison de sa grande taille, les habitants microbiens du tourbillon du Pacifique Sud contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques mondiaux. Dans une enquête sans précédent, des scientifiques de l'Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême, Allemagne, ont maintenant fait un inventaire complet de la communauté microbienne du gyre du Pacifique Sud. Cette idée a été obtenue grâce au développement d'un nouvel outil qui permet l'analyse à bord des plus petits habitants de l'océan.

Le milieu du Pacifique Sud est aussi loin de la terre que possible. L'irradiance solaire est dangereusement élevée, atteindre un indice UV étiqueté « extrême ». Il n'y a pas de particules de poussière ou d'afflux de la terre et, par conséquent, ces eaux ont des concentrations de nutriments extrêmement faibles, et sont donc appelés « ultraoligotrophes ». Le phytoplancton contenant de la chlorophylle (de minuscules algues) ne se trouve qu'à des profondeurs supérieures à une centaine de mètres, faisant des eaux de surface du Pacifique Sud les plus claires au monde. En raison de son éloignement et de sa taille énorme, le gyre du Pacifique Sud couvre 37 millions de km ² (en comparaison, les USA couvrent moins de 10 millions de km ² )—c'est aussi l'une des régions les moins étudiées de notre planète.

Malgré son éloignement, les mesures satellitaires et in situ indiquent que les micro-organismes vivant dans les eaux du gyre du Pacifique Sud (SPG) contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques mondiaux. Ainsi, les scientifiques de Brême étaient intéressés à découvrir quels microbes vivent et sont actifs dans ce désert océanique. Au cours d'une croisière de recherche de six semaines sur le navire de recherche allemand FS Sonne, organisé et dirigé par l'Institut Max Planck de microbiologie marine, Greta Reintjes, Bernhard Fuchs et Tim Ferdelman ont collecté des centaines d'échantillons le long d'une piste de 7 000 kilomètres à travers le gyre du Pacifique Sud, du Chili à la Nouvelle-Zélande. Les scientifiques ont échantillonné la communauté microbienne dans 15 stations à des profondeurs d'eau allant de 20 à plus de 5000 mètres, C'est, de la surface jusqu'au fond marin.

Faible nombre de cellules et distributions inattendues

"À notre surprise, nous avons trouvé environ un tiers de cellules en moins dans les eaux de surface du Pacifique Sud par rapport aux tourbillons océaniques de l'Atlantique", Rapports Bernhard Fuchs. "C'était probablement le nombre de cellules le plus bas jamais mesuré dans les eaux de surface océaniques." Les espèces de microbes étaient pour la plupart familières :« Nous avons trouvé des groupes microbiens similaires dans le SPG comme dans d'autres régions océaniques pauvres en nutriments, tels que Prochlorococcus, SAR11, SAR86 et SAR116", Fuchs continue. Mais il y avait aussi un invité surprise parmi les groupes dominants dans les eaux de surface bien éclairées :AEGEAN-169, un organisme qui n'était auparavant signalé que dans les eaux plus profondes.

Reintjes et ses collègues ont découvert un modèle de distribution verticale prononcé des micro-organismes dans le SPG. "La composition de la communauté a fortement changé avec la profondeur, qui était directement liée à la disponibilité de la lumière", Rapports Reintjes. Étonnamment, l'organisme photosynthétique dominant, Prochlorocoque, était présent en nombre assez faible dans les eaux les plus hautes et plus fréquent à 100 à 150 mètres de profondeur d'eau. Le nouveau joueur dans le jeu cependant, AEGEAN-169, était particulièrement nombreux dans les eaux de surface du gyre central. "Cela indique un potentiel d'adaptation intéressant aux eaux ultraoligotrophes et à fort ensoleillement, " Reintjes souligne. " C'est certainement quelque chose que nous allons étudier plus avant. " AEGEAN-169 n'a jusqu'à présent été signalé que dans des profondeurs d'eau d'environ 500 mètres. " Il est probable qu'il y ait plusieurs espèces écologiques au sein de ce groupe et nous effectuerons d'autres études métagénomiques pour examiner leur importance dans les eaux les plus oligotrophes du SPG."

Jalon méthodologique

La recherche actuelle n'a été possible que grâce à une méthode nouvellement développée qui a permis aux scientifiques d'analyser des échantillons juste après la collecte. "Nous avons développé un nouveau pipeline d'analyse embarqué, " explique Reintjes, "qui fournit des informations sur l'identité bactérienne seulement 35 heures après l'échantillonnage." D'habitude, ces analyses prennent plusieurs mois, collecte des échantillons, les ramener à la maison au laboratoire et les analyser là-bas. Ce pipeline combine le séquençage de nouvelle génération avec l'hybridation in situ en fluorescence et le dénombrement cellulaire automatisé. « Le résultat de nos développements de méthodes est un système facilement applicable pour un rentable, sur le terrain, analyse complète de la communauté microbienne", fait remarquer Reintjes. « Il permet aux écologistes microbiens de réaliser des prélèvements plus ciblés, améliorant ainsi notre compréhension de la diversité et des capacités métaboliques des micro-organismes clés. »