Expédition Tara : « Nous sommes en train de découvrir la biologie planétaire »

Après dix-huit mois d’expédition scientifique, la goélette Tara a rejoint son port d’attache à Lorient le 5 octobre. Le navire de la fondation Tara Océan était une pièce maîtresse du projet Trec (Traversing European Coastlines), qui visait à récolter une vaste quantité d’échantillons dans les écosystèmes côtiers de toute l’Europe, sur terre et en mer, de la Finlande à la Grèce en passant par les côtes portugaises. Les quelque 70 000 échantillons collectés doivent permettre de mieux comprendre ces écosystèmes extrêmement riches et complexes, et leur adaptation aux perturbations et pollutions humaines.

Colomban de Vargas, directeur scientifique de cette expédition Tara et directeur de recherche CNRS/Sorbonne Université tire pour Reporterre un premier bilan de ce travail titanesque, impliquant des centaines de chercheurs et 90 institutions scientifiques. Il souligne à quel point les micro-organismes constituent un monde à part entière, aussi essentiel que méconnu, dont la découverte progressive par la science pourrait changer radicalement notre vision de l’écologie.

Reporterre — Pourquoi était-ce si important d’explorer les écosystèmes côtiers ?

Colomban de Vargas — Les littoraux ont cette caractéristique extraordinaire d’être à l’interface de la terre, de l’eau, des sédiments et de l’air. Ils sont un lieu de transition, appelé écotone en écologie, entre plusieurs écosystèmes fondamentaux de notre biosphère. Et lorsque les milieux se mélangent, cela apporte une très grande richesse en termes de biodiversité. Les apports chimiques des différents milieux créent une multitude d’environnements différents.

En passant par la Suède, l’Irlande, l’Atlantique, la Méditerranée, sur 24 000 kilomètres en mer, on a exploré toutes les côtes européennes et eu accès à une grande variété de milieux fondamentaux, qui balayent des climats très différents. La quantité de données récoltées est exceptionnelle, c’est fabuleux d’avoir un tel panel d’échantillons homogènes.

Vos efforts ont plus particulièrement porté sur l’étude des micro-organismes. La science a-t-elle du retard dans l’étude de ce type d’êtres vivants ?

On commence tout juste à prendre conscience de leur importance. Ils sont fondamentaux à toutes les échelles. On parle, par exemple, de plus en plus des microbiotes humains, de leur influence sur notre santé et même sur nos comportements. Un corps humain contient dix fois plus de gènes bactériens que de gènes humains.

La primauté des micro-organismes est une réalité aussi à l’échelle de la planète : durant environ 80 % de son histoire, le système Terre n’a été peuplé que d’organismes invisibles. Ils ont façonné tous les grands cycles biogéochimiques de l’écologie terrestre, le cycle de l’azote, celui de l’oxygène, etc. Ce socle microbien a façonné la Terre, c’est étourdissant. Nous ne sommes que d’éphémères visiteurs en comparaison.

Mais nous connaissons encore très mal ce monde-là. Sur chacun de nos sites de collecte, nous pourrions découvrir plus de mille nouvelles espèces de micro-organismes. Et c’est une estimation basse. Toute cette vie invisible est passionnante. Elle est largement composée d’organismes unicellulaires, et certaines de ces cellules sont beaucoup plus complexes que nos cellules animales, ce sont parfois des organismes très évolués.

Ils sont très forts pour former du collectif, des symbioses, des consortiums entre espèces. Des espèces ayant évolué séparément pendant des millions d’années peuvent se rassembler soudainement. Cela donne lieu à des capacités d’adaptation et des évolutions par grands pas, loin de l’évolution darwinienne classique !

Leur étude pourrait changer notre manière d’appréhender les écosystèmes ?

Ces micro-organismes ont aussi la caractéristique de ne pas avoir de frontières : ils sont transportés très facilement et se multiplient beaucoup plus rapidement que les organismes plus gros et multicellulaires. Notre démarche, en étudiant les écotones et de multiples écosystèmes simultanément est de travailler à une forme de biologie planétaire. C’est une science qui débute. Avec les technologies de séquençage ADN et de microscopie, on peut maintenant analyser la biodiversité de ces microbiomes.

On peut savoir quelle espèce est présente avec quelle autre, en quelle quantité, et reconstruire ces assemblages, que l’on nomme interactomes. Tous ces concepts émergents plaident pour une vision plus holistique et intégrative du vivant. Plutôt que de se focaliser sur l’étude d’une espèce donnée, l’étude des relations entre espèces prend une place de plus en plus importante.

Cette approche de la biologie rappelle certaines réflexions en plein développement de la philosophie du vivant. Autour des travaux de James Lovelock ou du sociologue, anthropologue et philosophe des sciences Bruno Latour sur des concepts holistiques comme Gaïa notamment, qui pensent la vie sur Terre comme un seul superorganisme qui crée et régule son propre environnement…

Les intuitions de Lovelock étaient excellentes, alors qu’il n’avait pas les moyens de mesurer cette complexité comme nous commençons à le faire aujourd’hui de manière plus rigoureuse. Cette science émergente constate, comme le faisait Bruno Latour, que la vie a créé elle-même son environnement, que la diversité gigantesque d’espèces dans le microbiome planétaire possède une sorte de physiologie qui crée des équilibres planétaires.

À chaque fois qu’un grand groupe de microbes évolue, leur puissance de création de molécules est telle que cela peut impacter la chimie et le climat de la planète et la changer radicalement. Les coccolithophores, par exemple, forment de minuscules squelettes qui, en s’accumulant au fond de l’océan pendant des millions d’années, ont créé des montagnes de calcaire. Les falaises de craies d’Étretat ou de Douvres sont le symbole de la puissance de ces organismes : elles ont été entièrement façonnées par eux.

On peut aussi citer l’exemple emblématique des cyanobactéries et autres micro-organismes photosynthétiques marins qui ont produit la majeure partie de l’oxygène de nous respirons il y a 2 milliards à 500 millions d’années, bouleversant irréversiblement l’atmosphère et la biosphère, façonnant un monde permettant l’évolution des animaux.

Si les micro-organismes jouent un rôle si crucial et méconnu, risque-t-on également de sous-estimer leur vulnérabilité face aux pollutions humaines, et les conséquences pour le reste des écosystèmes de leur affaiblissement ?

Notre conscience collective des enjeux souffre encore d’un fort biais de perception. La plupart des grandes institutions scientifiques et politiques qui travaillent sur la biodiversité se concentrent sur les animaux et les plantes. C’est aussi pourquoi nous avons récemment lancé un Manifeste pour le plancton, pour mieux intégrer ces micro-organismes dans les négociations internationales.

Le programme Trec va mesurer plus de 4000 différents polluants qui atteignent les écosystèmes : des molécules issus de pesticides, de produits pharmaceutiques, etc. Un enjeu majeur va être de comprendre quelles sont les synergies entre ces pollutions. Nous avons échantillonné des sites très pollués, près des villes, des ports ou des champs agricoles, et d’autres mieux préservés. Il reste à analyser nos données pour comprendre quels facteurs, entre les pollutions locales et les bouleversements globaux, impactent le plus les micro-organismes.

En l’état actuel des connaissances, les micro-organismes semblent avoir des capacités d’adaptations supérieures à celles des macro-organismes : ils constituent une sorte d’assurance-vie, de sécurité pour le vivant.

Mais, comme tout système vivant, les interactomes invisibles ont aussi des points de bascule irréversibles. Comprendre les mécanismes et dynamiques d’extinction des microbes et de résilience des interactomes est fondamental, car ceux-ci forment le socle biologique des écosystèmes, des cycles biogéochimiques, et de la survie des macro-organismes, y compris humains !