31 nouvelles espèces dans la zone crépusculaire de l’Atlantique Sud, filmées au laser sans être tuées

Entre la surface éclairée et les abysses noirs s’étend une couche d’eau immense où la lumière n’est qu’un crépuscule permanent. C’est le plus vaste habitat de la planète, et le moins connu. Au large du Brésil, dans l’Atlantique Sud tropical, une équipe internationale embarquée à bord du navire Falkor (too) du Schmidt Ocean Institute vient d’y décrire 31 espèces nouvelles pour la science, et de réussir une première mondiale : observer en 3D la structure cellulaire vivante d’un micro-organisme, en pleine mer.

Pourquoi ces animaux restaient invisibles

La zone crépusculaire, ou zone mésopélagique, désigne la tranche d’océan située entre 200 et 1 000 mètres de profondeur. Trop profonde pour la lumière du soleil, trop haute pour les grands fonds, elle abrite des animaux gélatineux d’une fragilité extrême : méduses, siphonophores, vers translucides, créatures faites surtout d’eau et de mucus. Le problème, c’est qu’on les détruisait en les étudiant. Remontés dans un filet, comprimés par le changement de pression, ces corps mous se déformaient au point de devenir méconnaissables. Décrire une nouvelle espèce pouvait alors prendre des années, parfois des décennies.

L’expédition a renversé cette logique en filmant les animaux chez eux, sans les toucher. Sur le robot sous-marin SuBastian étaient fixés des instruments de pointe : le DeepPIV et l’EyeRIS, mis au point par l’institut américain MBARI, qui scannent les organismes au laser pour en reconstituer une image en trois dimensions. Une caméra à ombre portée, fournie par l’agence japonaise JAMSTEC, révélait les détails fins invisibles au laser. En parallèle, les génomes des spécimens collectés étaient séquencés directement à bord, ce qui a permis de confirmer les espèces en quelques jours plutôt qu’en plusieurs années.

Pour ceux qu’il fallait observer de plus près, l’équipe a recréé un morceau d’océan en laboratoire. Une chambre de réalité virtuelle conçue à l’université d’Australie-Occidentale et une « machine à gravité » développée à Stanford, un microscope qui fait office de tapis roulant hydrodynamique, ont permis de regarder les micro-organismes se déplacer comme s’ils étaient encore dans leur colonne d’eau, sans la moindre perturbation. Chaque créature livrait ainsi sa silhouette, son comportement et son code génétique sans jamais quitter vivante son monde.

Une cellule vivante filmée en 3D, du jamais-vu en mer

Le moment le plus marquant tient en une image. À l’aide d’un microscope confocal open source baptisé Squid, conçu à l’université Stanford, l’équipe a observé les structures cellulaires internes vivantes d’un protiste, un micro-organisme unicellulaire, et son squelette de verre. C’est la première fois qu’une telle imagerie est réalisée à bord d’un navire, en pleine mer. « Cela ouvre une nouvelle porte pour étudier la physiologie des grands fonds, en reliant l’architecture des cellules à la fonction de l’organisme », explique Manu Prakash, le chercheur de Stanford dont le laboratoire a développé l’appareil. Voir vivre l’intérieur d’organismes adaptés à une pression écrasante et à l’obscurité totale, sans les arracher à leur milieu, change la donne pour comprendre comment fonctionne cet écosystème.

Pour saisir l’ampleur du travail, le Schmidt Ocean Institute a publié une vidéo qui montre comment ces technologies transforment la façon d’observer la vie des profondeurs.

On y voit les lasers balayer méduses et siphonophores en suspension, sans contact ni prélèvement : un aperçu concret de cette biologie marine d’un nouveau genre, où l’on étudie l’animal sans le sacrifier.

31 espèces, et une question qui donne le vertige

Le décompte final est un petit bestiaire à lui seul, selon le décompte officiel de l’expédition : un amphipode (un crustacé cousin des crabes), un ver de la famille des Tomopteris qui nage plus vite que sa forme ne le laisse penser, neuf méduses, sept siphonophores (des colonies d’individus clonés qui agissent comme un seul être), sept cténophores aux cils irisés, quatre larvacés bâtisseurs de maisons de mucus, et deux rhizaires géants, des organismes faits d’une seule cellule mais visibles à l’œil nu. La cheffe de mission, la zoologiste Karen Osborn, du Muséum national d’histoire naturelle de la Smithsonian Institution, résume l’enjeu auprès de ScienceAlert : le plus grand habitat de la Terre est rempli d’animaux qu’on commence tout juste à comprendre.

Vient alors la question qui donne le vertige. Si une seule zone, explorée pendant deux semaines, livre 31 espèces nouvelles, combien la zone crépusculaire mondiale en cache-t-elle encore ? Et ces animaux ne sont pas de simples curiosités : en se nourrissant les uns des autres, des méduses jusqu’au poulpe pélagique surpris en train de dévorer une méduse rouge à 800 mètres de fond, ils participent au transport du carbone vers les profondeurs, un mécanisme dont dépend l’équilibre du climat. En France, l’Ifremer mène ses propres programmes sur ces eaux intermédiaires et exploite le sous-marin Nautile, capable de plonger jusqu’à 6 000 mètres, signe que la course à l’exploration de cet espace caché ne fait que commencer. Le mois dernier, le programme international Ocean Census annonçait déjà un autre record en la matière, avec plus de 1 100 nouvelles espèces marines identifiées en un an.

Questions courantes

Qu’est-ce que la zone crépusculaire ?
C’est la couche d’océan située entre 200 et 1 000 mètres de profondeur, aussi appelée zone mésopélagique. Trop profonde pour la lumière du soleil, elle reste dans un crépuscule permanent et constitue le plus grand habitat de la planète.

Comment a-t-on découvert 31 espèces aussi vite ?
En filmant les animaux au laser dans leur milieu, sans les remonter, et en séquençant leur génome directement à bord du navire. Cette combinaison a permis de confirmer chaque espèce en quelques jours, contre plusieurs années avec les méthodes classiques.

Pourquoi parle-t-on d’une première mondiale ?
Pour la première fois en pleine mer, les chercheurs ont filmé en 3D les structures internes vivantes d’une cellule, celles d’un micro-organisme appelé protiste, grâce au microscope Squid conçu à Stanford.

Pourquoi ces animaux étaient-ils si difficiles à étudier ?
Ils sont gélatineux et fragiles. Capturés dans un filet et soumis au changement de pression, ils se déformaient au point de devenir méconnaissables, ce qui rendait leur description très lente.

La France explore-t-elle aussi ces profondeurs ?
Oui. L’Ifremer conduit des programmes sur les eaux intermédiaires et opère le sous-marin Nautile, capable de descendre jusqu’à 6 000 mètres.

Article créé en collaboration avec l’IA.