La Génétique au Secours des Récifs Coralliens: une Innovation pour Protéger la Biodiversité de nos Océans par Oliver Selmoni

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Club de Plongée de PLO, le 8 mai 2023, Salle Henri-Pillon

Conférencier: Oliver Selmoni

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                  La Génétique au Secours des Récifs Coralliens : une Innovation pour Protéger la Biodiversité de nos Océans 

Résumé : Les récifs coralliens constituent l'écosystème le plus riche en biodiversité des océans, abritant jusqu'à un quart de toutes les espèces marines.
Au cours des dernières décennies, des vagues de chaleur anormales ont provoqué un déclin dramatique des coraux et menacent désormais l'avenir des récifs dans le monde entier.
Malgré ces perspectives catastrophiques, l'espoir demeure : certains coraux, qui persistent sur des récifs exposés à des stress thermiques naturels, ont développé des caractéristiques génétiques améliorant considérablement leur tolérance à la chaleur. Ces coraux, bien que rares, seront la clé de la survie future de l'écosystème récifal.

En collaboration avec l'Institut français de Recherche pour le Développement, nous avons développé un cadre à l'intersection des analyses environnementales et génomiques pour dénicher ces coraux adaptés à la chaleur.
En collaboration avec les gestionnaires de récifs coralliens des pays en développement, notre objectif est maintenant de transposer les résultats de nos recherches en actions de conservation concrètes, par exemple à travers la création de nouvelles aires marines protégées. Oliver Selmoni


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Compte-Rendu :

Nous étions nombreux, lundi 8 mai à la Salle Henri-Pillon de Plan-les-Ouates, pour écouter Olivier Selmoni, (Master en Biologie et Bio-informatique et Doctorat en Génomique des Paysages Marins) nous parler de son travail de thèse sur les récifs coralliens soumis au stress du réchauffement climatique. Son parcours de recherches et d’études en génétique des coraux l’a conduit du Tessin, son lieu de naissance, à Lausanne, puis sur l’île de Koh-Phangan, en Thaïlande et en Nouvelle Calédonie. Actuellement, il pendule entre Baltimore, Stanford et Lausanne.


IMPORTANCE
Les coraux peuplent l’écosystème le plus riche en biodiversité de la planète. Les récifs coralliens occupent 1 pourcent des fonds marins et abritent 25% des espèces marines connues.
Oasis des océans, ils attirent les plongeurs en grand nombre, font partie de la chaine alimentaire et jouent un effet protecteur incontestable le long des côtes tropicales. Tous ces facteurs garantissent, des milliards de dollars aux populations côtières concernées.


A LA LOUPE
Composant fondateur du récif, le corail est un squelette calcaire transparent, fabriqué par des organismes vivants : les polypes. Cette construction prend peu à peu la forme de branches qui, en se multipliant, deviennent des colonies puis des récifs. Le corail vit en symbiose avec de microalgues ‘interdépendantes’ colorées, qui lui fournissent nutriments et énergie.

Lors du stress causé par les vagues de chaleur persistantes qui réchauffent les eaux, les coraux se débarrassent de ces microalgues. Ils blanchissent et finissent par mourir…de faim.

Fait intéressant, certains coraux peuplant des récifs exposés depuis des décennies à des vagues de chaleur récurrentes, se sont adaptés et se reproduisent.

Pour en comprendre les raisons, l’étude de l’ADN du corail vient au secours du chercheur passionné…


ADAPTATION ou EVOLUTION
Les coraux sont des animaux, ils ont donc un ADN qui peut entrainer leur évolution et leur permettre ainsi une plus grande résistance aux changements de température.

Hypothèse : la théorie de l’adaptation évolutive permet de penser qu’il existe deux variétés de coraux : Certains ont des caractéristiques génétiques qui les rendent plus résistants à la chaleur et leur permettent de s’adapter. D’autres n’ont pas ces caractéristiques génétiques et ne sont donc pas résistants au stress thermique.


ET LA METHODE ?
Comment localiser ces coraux qui s’adaptent aux hausses de température et comment utiliser les informations obtenues pour renforcer leur potentiel adaptatif ?

Pour répondre à cette question, Oliver Selmoni a utilisé une méthode, appelée « Génomique du Paysage Marin ». Méthode qui s’appuie sur des images satellitaires, qui permettent de retrouver, pour chaque récif corallien, la température qu’il a subi les 30-40 dernières années et ce quotidiennement. Cette méthode permet donc d’identifier les récifs coralliens qui ont été exposés à des températures élevées au fil des années et ceux qui ne l’ont pas été.

Les données satellitaires permettent aussi l’accès à d’autres informations environnementales telles que la concentration en chlorophylle, la salinité de l’eau, le niveau de turbidité, les courants, la concentration en phosphates…etc On peut ainsi reconstruire les conditions dans lesquelles les différents types de coraux ont évolués au cours des années.

Ensuite, grâce à la Génétique, on peut identifier dans les coraux exposés aux vagues de chaleur, les mutations qui leur permettent d’être plus résistants.

En bref, les données environnementales cartographiées, la prise d’échantillons, l’analyse génétique, sont les ingrédients de la méthode de « Génomique du Paysage Marin » .


COTE PRATIQUE
Cette étude a été menée par l’EPFL, en partenariat avec l’IRD - Institut de Recherche pour le Développement de Nouvelle Calédonie. (Projet Sable). En Nouvelle Calédonie, on a le 2eme plus grand récif corallien du monde (500km de long) et les coraux se portent encore relativement bien, contrairement à ceux de la Grande Barrière de corail, en Australie.

Sur la base de données environnementales obtenues, 20 sites d’échantillonnages ont été sélectionnés et 2 espèces de corail ‘branchus’ et de même taille’, étudiées. De petits bouts de corail, prélevés à 5 m de profondeur, et jusqu’à 20 km des côtes, ont été numérotés et photographiés, mis en glacière puis rapidement analysés avant que l’information génétique intrinsèque ne se dégrade.

Les centaines de tubes se retrouvent ensuite au laboratoire pour l’extraction de leur d’ADN et leur séquençage ultérieur. La séquence révélée des nucléotides – qui se chiffrent à environ 500 millions - est confiée ensuite à la magie de l’informatique pour en faire apparaître les mutations génétiques, le graal de notre chercheur passionné. Il en est ressorti une trentaine de mutations prédominantes, subies par des coraux prospérant bien en eaux chaudes.

Tout ceci met en lumière le fait que les coraux de la côte ouest de la Nouvelle Calédonie ont subi des mutations leur permettant de faire face à une fréquence croissante de stress thermique, tandis que ceux de la côte est, moins exposés aux vagues de chaleur à répétition, sont dépourvus de cette adaptabilité.


MAIS ALORS… comment utiliser ces résultats de recherche pour améliorer les stratégies de conservation des récifs coralliens ?

Actuellement, les deux stratégies les plus communes, sont la création d’aires marines protégées et les pépinières à coraux. Mais elles restent inefficaces contre le blanchissement des coraux.

Oliver Selmoni nous rappelle que les coraux sont des organismes qui se reproduisent en relarguant leurs larves à la surface de l’eau. Celles-ci peuvent être transportées par les courants vers des lieux de colonisation distants de 0 à 50 km, voire plus.

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Pour améliorer ces deux stratégies:
1.-Il faut donc placer stratégiquement les aires marines, abritant des coraux thermorésistants, afin que ces coraux résistent aussi à la pollution et que leurs larves puissent survivre et coloniser d’autres récifs qui n’ont pas été exposés aux vagues de chaleur. (Phénomène de « Connectivité »).

2.-et favoriser les pépinières de coraux ayant des caractéristiques génétiques qui leur permettront d’être résistants dans les années à venir et les transplanter dans des zones récifales moins résistantes aux hausses de température.


COMMENT FAIRE CIRCULER L’INFORMATION SCIENTIFIQUE ?
Créé en 2019, le Réseau ManaCo, centré sur la zone Pacifique, et formé de scientifiques, de gestionnaires locaux et de décideurs politiques, voit le jour. Ce Réseau a pour but de faciliter le partage de connaissances au moyen d’informations environnementales faciles à comprendre et accessibles à tous les acteurs de la protection des récifs coralliens.

En 2022, une campagne de formation destinée aux pays en voie de développement voit le jour. Cette campagne, ciblant les Iles Maurice et Seychelles, cherche à impliquer les populations dépendant de l’environnement marin ainsi qu’à former des chercheurs locaux.

Créée en 2023, l'application Web « RECIFS » (Reef Environment Centralized InFormation System). [1], est une carte interactive destinée à l’exploration de l’environnement récifal à l’échelle mondiale

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PERSPECTIVES
Etude de nouvelles zones récifales et nouvelles espèces de coraux. Projets destinés à promouvoir la conservation des récifs coralliens de la Mer Rouge et de Pays en voie de développement.

Il y a urgence car les scientifiques estiment que 15 à 20% des coraux sont à tout jamais perdus à cause des émissions de carbone et qu’il faudrait entre 20 à 100 ans pour reconstituer un récif disparu.


CONCLUSION

                      SOYONS OPTIMISTES – LIMITONS LES DEGATS !
                                                Anthéa Gutknecht et Chantal Wiaux-Zamar


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Notre jeune auditeur se souviendra longtemps de cette instructive et passionnante conférence.... Un grand merci à Oliver Selmoni.


Article

Olver Selmoni, Estelle Rochat, Gaël Lecellier, Véronique Berteaux-Lecellier, Stéphane Joost - Evolutionary Applications 2020, 13, 1923-1938 : Seascape genomics as a new tool to empower coral reef conservation strategies: An example on north-western Pacific Acropora digitifera (La génomique des paysages marins comme nouvel outil pour renforcer les stratégies de conservation des récifs coralliens. Un exemple avec "Acropora digitifera* du Pacifique Nord-Ouest). : PDF


Liens Site Web de l'EPFL:

  • EPFL - Un Outil pour identifier les coraux les plus résistants: [2],
  • EPFL - 2022_Oliver Selmoni : Jardinage génétique dans les récifs coralliens de l'Océan Indien [3]