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Communiqués de presse

 

Paris, le 10 juillet 2013

 

Deux bouffées de bioluminescence révèlent un mouvement de masses d'eau en Méditerranée

 

En 2009 et 2010, le télescope sous-marin Antares a observé un étrange phénomène : la bioluminescence due aux organismes abyssaux a brusquement augmenté. Ceci a permis de révéler un lien inattendu entre une activité biologique – la bioluminescence – et le mouvement de masses d'eau en milieu profond. En effet, les mouvements de convection dans le golfe du Lion apportent aux eaux profondes, de l'oxygène et des nutriments qui "boostent" l'activité biologique. Publiés le 10 juillet dans Plos One, ces travaux ont été réalisés par une équipe coordonnée par des chercheurs CNRS de l'Institut méditerranéen d'océanographie - MIO (CNRS / IRD / Aix-Marseille Université / Université du Sud Toulon-Var) et du Centre de physique des particules de Marseille - CPPM (CNRS / Aix-Marseille Université).

 

Déployé au large de Toulon, le télescope Antares a pour but de détecter le passage des neutrinos cosmiques de très haute énergie(1). Ces particules interagissent peu avec la matière. Néanmoins, lorsque l’une d’entre elles frappe une molécule d’eau, elle peut produire un muon, particule chargée, qui émet des photons lors de son passage. C’est cette radiation que les 900 photomultiplicateurs d’Antares sont chargés d’observer à 2 400 mètres de profondeur.

Ces profondeurs ne sont pas aussi sombres qu’on pourrait le croire : 90% des organismes abyssaux sont en effet capables d'émettre de la lumière, qui intervient dans de nombreuses interactions écologiques comme l’attirance des proies ou les comportements liés à la reproduction. Les bactéries des abysses, qu’elles soient libres, en symbiose avec des animaux ou bien attachées à des particules en suspension, sont capables d’émettre de la lumière en continu et sont adaptées à leur environnement comme l’ont démontré Christian Tamburini et ses collègues dans un autre article publié en juin dernier(2).

Cette bioluminescence n’avait pas gêné la mission d’Antares. Néanmoins, deux épisodes survenus entre mars et juillet des années 2009 et 2010 ont littéralement ébloui le télescope. Le bruit de fond lumineux mesuré par le détecteur, généralement compris entre 40 et 100 kHz, est soudain passé à 9 000 kHz. Ce pic de bioluminescence coïncide avec une augmentation de la température de l’eau et de la salinité. Ceci a permis aux chercheurs de faire le lien entre la bioluminescence et les mouvements de convection ayant lieu dans le golfe du Lion.

Lors des hivers particulièrement froids et secs, la température des eaux superficielles du golfe du Lion chute tandis que leur salinité augmente du fait de l’évaporation. Résultat, ces masses d’eau deviennent plus lourdes que celles qui les soutiennent et coulent. Ce mouvement, dit de convection, est bien connu. Or, les eaux superficielles sont riches en oxygène et en nutriments. En s’enfonçant, elles apportent aux eaux profondes des ressources permettant à l’activité biologique de s’intensifier. C’est ce pic d’intensité de l’activité biologique qu’Antares a observé de façon inattendue.

Les chercheurs estiment que la mesure de la bioluminescence pourrait devenir la première méthode pour mesurer en continu l’activité biologique en eaux profondes. Elle permettrait de mieux comprendre l’impact sur la vie des mouvements des masses d’eau et la circulation océanique. Ceci est d’autant plus important que des phénomènes tels que les convections d'eau profonde devraient diminuer notablement au cours de ce siècle du fait du réchauffement climatique. Cette diminution aura des conséquences importantes sur les écosystèmes profonds, qui se verront privés de cet apport en nutriments et oxygène. Les chercheurs entendent désormais déterminer les organismes responsables de la lumière observée par Antares encore non identifiés, et développer une instrumentation permettant de mesurer la bioluminescence en continu et de façon autonome.

 

Vue artistique de l'impact de la formation d'eaux denses sur l'activité biologique (bioluminescence) en milieu profond observé à l'aide du télescope Antares.
© Conception graphique : www.mathildedestelle.com

 

Principaux laboratoires français impliqués dans cette étude :

  • Institut méditerranéen d'océanographie (MIO, CNRS / IRD / AMU / USTV)
  • Centre de physique des particules de Marseille (CPPM, CNRS / AMU)
  • Centre de formation et de recherche sur les environnements méditerranéens (Cefrem, CNRS / Université de Perpignan)
  • Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV, CNRS / UPMC)
  • Laboratoire d'océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques (Locean/IPSL, CNRS / UPMC / IRD / MNHN)
  • Institut universitaire de technologie de Colmar (Université de Haute-Alsace)
  • Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers du CEA
  • Laboratoire "Astroparticule et cosmologie" (APC, Université Paris Diderot / CNRS / CEA / Observatoire de Paris)
  • Laboratoire d'astrophysique de Marseille (LAM, CNRS / AMU)
  • Laboratoire de physique corpusculaire (LPC, Université Blaise Pascal / CNRS)
  • Laboratoire "Géoazur" (CNRS / UNS / IRD / OCA / UPMC)
  • Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC, CNRS / Université de Strasbourg)

(1) http://antares.in2p3.fr/

(2) "Effects of hydrostatic pressure on growth and luminescence of a moderately-piezophilic luminous bacteria Photobacterium phosphoreum ANT-2200". Martini S, Al Ali B, Garel M, Nerini D, Grossi V, Pacton M, Casalot L, Cuny P, Tamburini C. Plos One, 20 juin 2013.

 

Pour en savoir plus

  • Référence : "Deep-sea bioluminescence blooms after dense water formation at the ocean surface". Tamburini C, Canals M, Durieu de Madron X, Houpert L, Lefèvre D, et al. PLoS ONE. 10 juillet 2013. doi: 10.1371/journal.pone.0067523

Contact chercheur

  • Christian Tamburini, Tél :  04 91 82 90 53
  • Stéphanie Escoffier, Tél :  04 91 82 76 64

Contact communication

  • INSU :  Dominique Armand, Tél :  01 44 96 43 68
  • IN2P3 :  Arnaud Marsollier, Tél :  (Suisse) 00 41 76 487 2769
  • IN2P3 :  Christina Cantrel, Tél :  01 44 96 47 60

Contact presse

  • CNRS : Priscilla Dacher, Tél : 01 44 96 46 06
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