Ils nourrissent des dizaines de millions de personnes dans le monde et en font rêver tout autant, les récifs coralliens forment des écosystèmes d’une importance capitale pour la biodiversité marine ainsi que pour les économies humaines. Ce centième de la surface marine abrite par exemple 32 des 34 embranchements connus d’animaux alors que seuls 9 d’entre eux vivent dans les forêts équatoriales souvent citées en exemple de points chauds de biodiversité. Ces zones  exceptionnelles produisent l’équivalent d’environ 30 milliards de dollars par an par la pêche, le tourisme et d’autres utilisations. Aussi précieux soient-ils pour l’humanité, plus de la moitié des récifs coralliens de la planète sont menacés par un cocktail de facteurs incluant des variations de la température de l’eau et de son acidité liées au réchauffement climatique et à l'augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans l'eau de mer. La surpêche et parfois la destruction mécanique de ces environnements font également partie des dangers qui conduisent à une dégradation de ces écosystèmes, véritables oasis de productivité océanique.

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Paysage corallien montrant plusieurs espèces de coraux (Cnidaires Anthozoaires) ainsi que des poissons. La productivité animale exceptionnelle des récifs coralliens repose sur l'association entre coraux et algues unicellulaires ce qui favorise la biominéralisation. Le calcaire bioconstruit ménage ne nombreuses niches écologiques qui abritent une grande biodiversité. (Photo : U.S. Fish and Wildlife Service Headquarters)

Les coraux appartiennent à l’embranchement des Cnidaires qui regroupe des animaux qui nous sont familiers sur le bord de mer comme les anémones ou les méduses. Les espèces capables de réaliser la biominéralisation, c'est-à-dire la précipitation de carbonate de calcium à partir des ions calcium (Ca2+)  et carbonate (CO32-) contenus dans l’eau de mer appartiennent tous à la classe des Anthozoaires. Leurs cellules abritent des algues unicellulaires Dinoflagellées du genre Symbiodinium qui réalisent la photosynthèse et fournissent des sucres au corail ce qui permet notamment d’alimenter le coûteux métabolisme de la biominéralisation. Lors d’un stress (thermique par exemple), le corail peut expulser ses algues symbiotiques ce qui conduit au blanchiment du corail et à sa mort si l’ampleur du phénomène est trop importante. Les récifs coralliens dégradés sont colonisés par des algues qui forment des écosystèmes beaucoup moins diversifiés et beaucoup moins productifs que les écosystèmes coralliens. Cette transformation d’un récif en une formation composée essentiellement d’algues est par ailleurs accentuée par le fait que le corail dégradé offre beaucoup moins de possibilités d’installation pour de nombreux poissons herbivores qui limitent la prolifération des algues. Les récifs s’autoentretiennent en quelque sorte tant que les conditions abiotiques et leur exploitation ne les met pas en péril.

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Photographie montrant la dégradation d'un récif corallien par photoblanchiment. Les coraux visibles sur cette image ont perdu leurs algues symbiotiques et sont vraisemblablement condamnés. De tels récifs sont alors colonisés par des algues qui forment des écosystèmes beaucoup moins diversifiés et productifs. (Photo : U.S. Geological Survey)

L’Union Internationale pour la Conservation de la Nature (UICN) a mis en place un certain nombre de mesures permettant de protéger la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes marins, en particulier les récifs coralliens. L’une de ces mesures consiste à définir des Aires Marines Protégées (AMP) c'est-à-dire des zones bénéficiant d’un degré de protection variable (cela va de la protection totale excluant toute exploitation à une protection raisonnée permettant une activité humaine dans des limites bien définies). L’objectif de ces AMP est de conserver les zones concernées mais aussi que ces zones servent de sources d’individus pour la restauration d’autres zones déjà dégradées. La plupart des espèces marines qui peuplent en effet les récifs ont un développement qui fait intervenir des larves planctoniques. Une fois libérées par l’individu parent, elles sont portées au gré des courants et se fixent ensuite dans un lieu favorable pour se métamorphoser et donner un adulte.

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Photographie d'une larve planula de Cnidaire à travers l'oculaire d'un microscope photonique. La larve mesure moins d'un millimètre de long et est constituée d'un massif de cellules dont les extérieures sont ciliées. Cette larve est émise par les coraux dans l'eau de mer et est emportée par les courants comme du plancton. Cette larve donnera après fixation sur le substrat et métamorphose un nouveau cnidaire corallien. Cette phase de dispersion pélagique permet aux coraux de coloniser de nouveaux environnements favorables. (Photo : Rob Growler)

Dans une étude publiée dans la prestigieuse revue Science en août 2014, Danielle Dixson chercheuse à l’Institut de Technologie de Géorgie (aux Etats-Unis) et ses collaborateurs ont exploré le rôle potentiel de source des AMP pour la restauration de récifs dégradés et colonisés par des algues. Le travail de ces chercheurs se compose de deux grandes parties. Dans la première, ce sont les comportements des larves de corail (appelées larves planula) qui ont été observés. Dans la seconde, ces écologues ont étudié les comportements des juvéniles de poissons herbivores. Quels sont les indices utilisés par les larves de corail lorsqu’elles passent d’une vie pélagique à une vie benthique pour se métamorphoser et former un corail adulte ? Danielle Dixson et ses collaborateurs ont tout d’abord soumis des larves planula appartenant à trois espèces différentes de corail du genre Acropora à une expérience de choix entre des compartiments contenant de l’eau de mer issue d’une AMP et de l’eau de mer issue d’une zone corallienne non AMP. Le comportement de nage de ces larves ciliées qui peuvent se déplacer contre un courant faible montre qu’elles préfèrent se diriger vers le compartiment qui contient l’eau issue d’une zone protégée dans plus de 80 % des cas ! Pour s’assurer que de tels résultats ne sont pas liés à la position de l’un ou l’autre des compartiments, le comportement de chaque larve est retesté en inversant les compartiments. De cette première expérience, il ressort que les larves sont soit attirées par des substances présentes dans l’eau de mer de zones protégées, soit repoussées par celles qui seraient présentes dans l’eau de mer de zones dégradées.

Photo_1Photographie d'une colonie de cnidaires coralliens appartenant au genre Acropora. Les coraux sont des organismes coloniaux dont les colonies sont formées par une succession de zoïdes, c'est à dire d'individus élémentaires capables de se nourrir et de se multiplier par bourgeonnement. Chaque zoÎde se trouve dans une petite logette calcaire qu'il entretient et construit progressivement en précipitant le carbonate de calcium. Une grande partie de l'énergie nécessaire à cette activité lui est fournie par ses symbiontes chlorophylliens. (Photo : Will Thomas)

Pour aller plus loin dans la compréhension de ce résultat, les auteurs de ce travail ont badigeonné des tuiles d’extraits d’algues typiques de récifs dégradés comme Sargassum polycystum ou Galaxaura filamentosa et d’autres tuiles d’extraits de corallines, des algues rouges calcifiantes typiques de récifs non dégradés. Le nombre de larves fixées à ces tuiles pour se métamorphoser était compté au bout de 3, 6 12 et 24h. Les résultats sont très clairs, les larves planula de corail se fixent rapidement sur les tuiles imbibées d’extraits d’algues calcifiantes ou de corail mais elles évitent de se fixer sur les tuiles imbibées d’extraits d’algues colonisant les récifs dégradés. Dixson et ses collaborateurs sont allés jusqu’à vérifier que ce comportement identifié en laboratoire était observable dans la nature en mettant des tuiles à disposition de larves planula sur des zones AMP et non AMP. Là encore, les larves s’établissent en plus grand nombre et plus rapidement sur les tuiles en zone AMP. Ces constats permettent d’affirmer que les larves de coraux sont capables, pendant leur phase de vie planctonique, de différencier des zones dégradées de zones récifales intègres et de privilégier ces dernières pour s’établir.

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Photographie de la tête d'un poisson-perroquet (Chlorurus sordidus) en train de se nourrir sur du corail. Cette espèce est également herbivore c'est à dire qu'elle prélève des algues dans les récifs coralliens ce qui permet de réguler la prolifération de celles-ci. La gulide des poissons herbivores joue donc un rôle fondamental dans le maintien des récifs lorsque ceux-ci sont confrontés à des conditions environnementales difficiles. (Photo : Eric Burgers)

Qu’en est-il maintenant des poissons herbivores dont le rôle dans la régulation de la prolifération des algues est si important pour le maintien des récifs coralliens ? Des juvéniles de 15 espèces de poissons herbivores ont été capturés par les chercheurs dans des zones AMP et non AMP et leurs préférences ont été déterminées en utilisant des protocoles tout à fait semblables à ceux employés pour les larves planula. Les résultats démontrent que les jeunes poissons préfèrent de très loin l’eau issue d’une AMP par rapport à une eau issue d’une zone non protégée. En revanche, cette préférence est réversible si des extraits d’algues issues de zones dégradées sont ajoutés à de l’eau provenant d’une AMP. A l’inverse, une eau provenant d’une zone non AMP devient attirante pour ces poissons dès lors que des extraits de coraux ou d’algues rouges calcifiantes y sont ajoutés. Les poissons répondent donc aux mêmes stimuli lors de leur installation que les larves des coraux et préfèrent de loin les zones récifales non dégradées qu’ils contribueront certainement à conserver. Cette préférence mise en évidence dans des conditions de laboratoire est d’ailleurs mise en relation par les auteurs avec le meilleur recrutement et la plus grande richesse en espèces observés dans les zones AMP par rapport aux zones non protégées.

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Demoiselles bleu-vert (Chromis viridis) au dessus de coraux. Ces herbivores participent au bon fonctionnement du récif corallien mais sont également exploités pour la pêche. Des mesures de limitation de leur prélèvement dans les zones récifales non protégées pourraient permettre d'enrayer le remplacement des coraux par des algues. (Photo : Bernard Dupont)

Cette étude, très importante quant à la gestion concrète des écosystèmes récifaux montre deux choses : la première est que la création des Aires Marines Protégées est efficace pour conserver la diversité et le fonctionnement à l’intérieur de la zone protégée ce qui n’est déjà pas une mince victoire ! La seconde est moins encourageante : ces résultats pointent l’inefficacité prédictible des AMP comme source de larves pour la restauration d’écosystèmes dégradés géographiquement proches. Puisque les larves de coraux et de poissons préfèrent s’orienter en direction de zones récifales préservées et qu’elles le font en utilisant des gradients de molécules émises par ces zones, il est peu probable que les AMP soient un pourvoyeur important de juvéniles permettant d’enrayer la dégradation de récifs colonisés par les algues. Il est sans doute illusoire de favoriser le recrutement du corail des poissons herbivores en employant des cocktails qui les dirigeraient vers des zones dégradées. Une approche plus prometteuse consisterait en revanche à limiter les prélèvements de poissons herbivores en dehors des AMP de façon à limiter la prolifération des algues…mais ces résultats scientifiques seront confrontés au champ de contraintes économiques locales, aux populations qui dépendent de ces ressources pour se nourrir en précipitant le déclin de leur principale source de richesse…

Référence : Dixson et al. Chemically mediated behavior of recruiting corals and fishes: A tipping point that may limit reef recovery. (2014) Science vol 345