L'acidification des océans :les coraux méditerranéens face aux changements chimiques de l’Océan
Denis
Allemand
Photo JM Mille - AMPN
Photo R. Graille - Endoume
Changements climatiques :Réchauffement climatique ?
Plan de la Présentation
L’acidification des océans : qu’est-ce que c’est ? Les conséquences de l’AO sur les coraux
méditerranéensComment agit l’AO sur les organismes ? L’AO, une autre raison d’agir lors de la COP21 …
1L’acidification : qu’est-ce que c’est ?Réchauffement climatique - Acidification :
Deux facettes d’un même problème
La concentration de CO2 atmosphérique augmente
La concentration de CO2 atmosphérique augmente
pCO2 2015 : 400 ppm
Prévisions pour 2100 :
pCO2 : 700 - 1000 ppm
Années (avant 2005)
0500010000
CO
2(p
pm)
Effet de serreTempérature: +3°C
pCO2 1850 : 280 ppm
http://co2now.org/current-co2/co2-now/
Le CO2 se dissout dans l’eau de mer, diminuant l’effet de serre… mais provoquant d’autres effets
H2CO3
CO2
HCO3– + H+
CO32– + H+
Acide carbonique
bicarbonate
carbonate
Échange Air - Mer
CO2aq(CO2 + H2O)
H+ pH
25 millions de tonnes/ jour25 – 30 % du CO2 absorbé par l’Eau de Mer
La baisse de pH est déjà mesurableLa baisse de pH est déjà mesurable
Le pH des océans est resté stable entre 8,1 et 8,2 depuis les 25 derniers millions d'années
Le pH des océans est resté stable entre 8,1 et 8,2 depuis les 25 derniers millions d'années
Temps (millions d’années)
Mer du NordBlanckford et Gilbert 2007
Le pH de l’eau de mer diminue de 0,02 unités pH par décade depuis 1980
Adapté de Bopp et al 2013
8,0
7,7
Rappels de chimie
Gattuso 2012
Le pH est une mesure de l'acidité / alcalinité d'un
milieu (0 à 14)
Le pH est une mesure de l'acidité / alcalinité d'un
milieu (0 à 14)
La recherche sur l’Acidification des Océans: une science jeuneLa recherche sur l’Acidification des Océans: une science jeune
Adapté de Gattuso & Hansson 2011
2008
Les méthodes d’étude
Les perturbations en
laboratoire
Mésocosme de terrainEPOCA
Les expériences de
terrain
Les méthodes d’étude
Mésocosme de terrain
E-Foce
Les méthodesd’étude
Les sites naturellement riche en CO2
2Les conséquences de l’Acidification des Océans sur les coraux méditerranéens
L’Acidification des Océans : de nombreuximpactsL’Acidification des Océans : de nombreuximpacts
Adapté de
Kroeker et al 2013
Coraux et Mollusques, des cibles privilégiées
Les coraux en MéditerranéeLes coraux en Méditerranée
Madracis pharensis
Caryophyllya smithii
Balanophyllia europea
Cladocora caespitosa
Oculina patagonica
Des coraux symbiotiques similaires aux coraux constructeurs de récifs
Photos David Luquet
Les coraux en MéditerranéeLes coraux en MéditerranéeCaryophyllia inornata
Hoplongia dorotrix
Leptopsammia pruvoti
Astroides calycularis
Polycyathus muellerae
Des coraux non symbiotiques de surface
Photos David Luquet
Les coraux en MéditerranéeLes coraux en Méditerranée
Lophelia pertusa
Madrepora oculata
Dendrophyllia cornigera
Javania cailleti
Des coraux d’eau froide(coraux de profondeur)
Balanophyllia europea
Les coraux en MéditerranéeLes coraux en Méditerranée
Des formations coralligènes
Photo Stéphanie Reynaud CSM
Martin et al 2014
Les Cnidaires de MéditerranéeLes Cnidaires de Méditerranée
Très peu de données
pH 8,10 pH 7,81
- 59 %
pH 8,1
pH 7,9 pH 7,8
2013
Décalcification
Aucun effet
Fine & Tchernov Science 2007
Les effets de l’Acidification des Océans…et même une décalcification !Les effets de l’Acidification des Océans…et même une décalcification !
Oculina patagonica
Form & Riebesell 2012
Maier et al 2012Madrepora oculata
867 ppm
445 ppm
285 ppm
Lophelia pertusa
Maier et al 2009
Lophelia pertusa
Globalement,
un effet négatif
Eunicea fusca
Inhibition croissance
Des effets variables interspécifiquesDes effets variables interspécifiquesDe 0 à 85% d’inhibition selon les espèces Erez et al 2011
Des effets variables interspécifiques etintraspécifiques…Des effets variables interspécifiques etintraspécifiques…
Ou selon l’état physiologique…Ou selon l’état physiologique…
Selon l’état nutritionnel…
Reynaud et al. 2003
Cal
cific
atio
n (%
j-1)
0.8
0.2
0.4
0.6
25°C 28°C 25°C 28°CpCO2 = 380 pCO2 = 700
- 54 %
Ou selon l’état physiologique…Ou selon l’état physiologique…
Selon la température de l’eau de mer
De’Ath et al. 2009 Science
Mais globalement, on constate une diminution de la croissance récifale…
Mais globalement, on constate une diminution de la croissance récifale…
Grande Barrière
Mesure in situ
Un seuil critique vers 2150…Un seuil critique vers 2150…
CaCO3 production
CaCO3 dissolution
SeuilCritique :
pCO2~950µatm
Anderson et al. 2006
2Comment agit l’AO sur les organismes ?
Le premier problème : un problème de chimie...
2100
pH
CO2 HCO3- CO3
2-
Fo
rmes
de
carb
on
e (
%)
4 5 6 7 8 9 10 110
50
100 PRESENT
Rappels de chimie
HCO3- = 1,8 mM
CO32- = 0,2 mM
CO2 = 12 µM
2,0 mM
0,1 mM
25 µM
La conséquence :Rappels de chimie
Moins de carbonates Réduction de la calcification
CO32- + Ca2+ CaCO3
arag > 1 : eau sur-saturée (précipitation)
arag eau sous-saturée (dissolution)
: cte de solubilité
arag
Les PrévisionsLes Prévisions
Rappels de chimie
Mc Neil GRL 2004
Langdon & Atkinson (2005)
Une relation linéaire entre araget le taux decroissanceUne relation linéaire entre araget le taux decroissance
Latest model projections (IPCC AR5 WG1, 2013)
Quand Ωarag < 1 dissolution de l’aragonite
Les mers polaires pourraient devenir corrosives avant 2100
Ωarag
--
-
-
--
--
H+
Dénaturation d’une protéine (= coagulation)
Le second problème, un problème de Biochimie
Les conséquences biologiques...
Un dysfonctionnement des enzymes et autres
protéines
Biochem. J. (1998) 329, 275-282
Le pH :un régulateur majeur du fonctionnement cellulaire
Les conséquences physiologiques...
Johnson & Epel 1981
Kwast & Hand 1996
La Théorie de la saturation en aragonite
Comment agit alors l’Acidification des Océans ?
Ωarag
CaCO3
Que nous apprennent les coraux tropicaux ?
Tambutté et al. Coral Reefs 2007
Polype Coenosarc
Skeleton
Polypes coloniaux
Le squelette est toujours recouvert par les tissues
Tambutté et al. Coral Reefs. 2007
Ce tissu possèdent des jonctions restreignantl’accès de l’eau de mer au squelette
Calicoderme
Ce tissu possèdent des jonctions restreignantl’accès de l’eau de mer au squelette
Ce tissu possèdent des jonctions restreignantl’accès de l’eau de mer au squelette
Totalité des tissus
Tissus oraux (sans calicoderme)
Cell
Ions
Une distribution des jonctions membranaires différentes entre l’épithélium oral et aboral
Comment vérifier que la composition du fluide péricristallin est contrôlé ?
Squelette
Calicoderme
Stylophora pistillata cultivé sur
des lamelles de microscopie
Mesure in vivo par microscopie confocale
Microscope inversé
Mesure in vivo par microscopie confocale
Calcium carbonate crystals
100 µm
1 cm
Mesure in vivo par microscopie confocale
Mesure de l’extension linéaire du cristal par incorporatin de calcéine
Time lapse (XYT) visualisant la biominéralisation “en action”
Jaune = Épithélium calicoblastique, Rouge = fluide péricristallin
T = 0 T= 5h
Venn et al. 2011
Mesure in vivo par microscopie confocalede la croissance cristalline
Venn et al. Plos One 2011
Mesure in vivo par microscopie confocaledu pH du fluide péri-cristallin
Venn et al. 2011
pHi (cellule calicoblastique) :JourNuit 7.40± 0.09
pHe (Fluide péricristallin) :JourNuit
8.708.40
pHe (eau de mer) : 8.10
8.1
Mesure in vivo par microscopie confocaledu pH du fluide cristallin
Le composition du fluide péricristallin
est contrôlé par l’animal
Venn et al 2013 PNAS
pHi
Mesure in vivo par microscopie confocaledu pH du fluide cristallin en conditions d’Acidification des Océans
Vidal-Dupiol et al. 2013 Plos One
Mesure in vivo par microscopie confocale :Quand la transcriptomique rencontre la Physiologie
8,1 7,8 7,4 7,2
Les différentes sensibilités du corail à l’OA :Une capacité différente à réguler son site de calcification ?
2012
Des pistes d’espoir….
Comment agit l‘OA : Take-home message….
pHi
• Expression de gènes
• Activité enzymatique
• Fonctions physiologiques
5Les pistes pour l’avenir …
The Third In terna tional Workshop on t he Soc io-Ec onomic Im pac ts
HSH Prin ce Al b ert I I - © P al ai s P rin ci er
“ Bridging the Gap between Oc ean Ac idific
a
t ion
Ocean Acidificat ionIn tern ation alCo ord ination Centr eOA-ICC
A M A OA sso c
ia tion M one gas qu e s ur
l ’Ac idif icat ion des O cea n
s
partic ipants
Pour en savoir plus :www.centrescientifique.mc
Merci aux membres de l’équipe de Physiogie / Écophysiologie
Sylvie Tambutté
Alex Venn
Didier Zoccola
Éric Tambutté
Philippe Ganot
Julien Laurent
Natacha Caminiti
Michaël Holcomb
Anthony Bertucci
Natalie Techer
Jérémie Vidal-Dupiol
Aurélie Moya
Stéphanie Reynaud