Changement climatique: coccolithophorides pour la séquestration du CO2

Les coccolithophorides sont un groupe de plancton végétal unicellulaire, qui s’entourent de plaques de calcite minuscules et hautement structurées, appelées coccolithes. Les coccolithophorides abondent dans tous les océans du monde. En termes de production de carbonate de calcium, ils sont sans aucun doute le principal contributeur aux sédiments océaniques (1), représentant aujourd’hui environ un tiers de la production totale de CaCO3 marin (2). L’espèce de coccolithophore la plus abondante est Emiliania huxleyi, représentée à gauche en haut de la figure 1.

E. huxleyi pourrait très bien être l’espèce productrice de carbonate de calcium la plus abondante sur terre (3). Des fleurs de coccolithophoridés, principalement composées d’E. huxleyi, peuvent être vues par satellite, comme le montre la figure 2. L’impact biogéochimique des coccolithophorides est amplifié par l’exportation des coccolithes au fond de l’océan, où les coccolithes sont la plus grande composante des sédiments des grands fonds marins, formant de vastes accumulations de suintements et de craies calcaires, y compris les craies du Crétacé supérieur de l’Europe du Nord-Ouest (4) (Figure 1). Au cours des 220 dernières années, la masse moyenne des coccolithes a augmenté de 40 % (2).

La biominéralisation des coccolithes a été largement étudiée. Les critiques récentes incluent (4-9).

Les coccolithes présentent une morphologie très peu naturelle pour la calcite, mais ils sont composés de monocristaux de calcite, comme le montre la figure 1.

Iglesias-Rodriguez et al. a récemment montré que les coccolithophorides réagissent déjà et continueront probablement de répondre à la hausse des pressions partielles atmosphériques de CO2, ce qui a des implications importantes pour la modélisation biogéochimique des océans et du climat futurs (2).

Les coccolithophorides sont responsables de la grande majorité de la calcification biogénique dans les systèmes marins. Les résultats de la paléontologie marine récente et d’études basées sur la culture suggèrent que différentes espèces de coccolithophores répondent différemment à des niveaux variables de nutriments, de pCO2, de bicarbonate, etc. (10). Cependant, on sait étonnamment peu de choses sur l’effet de ces facteurs environnementaux locaux sur la biominéralisation (11). La première séquence du génome des coccolithophores (d’E. huxleyi) et plusieurs bibliothèques d’étiquettes de séquences exprimées ont créé une opportunité sans précédent d’étudier les mécanismes génétiques et biochimiques responsables de la biominéralisation.

Nous lançons des expériences in vitro sur la séquestration du CO2 d’E. huxleyi et prévoyons de corréler l’efficacité de l’élimination du CO2 de l’atmosphère et la régulation des gènes.

1. Lowenstam HA et Weiner S (1989) Sur la biominéralisation (Oxford University Press, New York).
2. Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, Green DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, Dassow Pv, et al. (2008) “Calcification du phytoplancton dans un monde à forte teneur en CO2” Science 320, 336-340.
3. Westbroek P, de Jong EW, van der Wal P, Borman AH, de Vrind JPM, Kok D, de Bruiijn WC et Parker SB (1984) “Mechanism of calcification in the marnine alga Emiliania huxleyi” Phil Trans R Soc London Ser B 304, 435-444.
4. Young JR et Henriksen K (2003) dans Biomineralization, dir. Dove PM, De Yoreo JJ et Weiner S (MSA, Washington D.C.), pp. 189-215.
5. Westbroek P, Young JR, et Linschooten K (1989) “Production de coccolithes (biominéralisation) dans l’algue marine Emiliania huxleyi” J Protozool 36, 368-373.
6. Pienaar RN (1994) dans le Coccolithophore, éd. Winter A et Siesser WG (Cambridge University Press, Cambridge), pp. 13-37.
7. de Vrind-de Jong EW et de Vrind JPM (1997) “Algal deposition of carbonates and silicates” Rev Mineral 35, 267-307.
8. Young JR, Davis SA et Bown PR (1999) “Coccolith ultrastructure and biomineralization” J Struct Biol 126, 195-215.
9. Marsh ME (2000) in Biomineralization: from biology to biotechnology and medical applications, ed. Bäuerlein E (Wiley-VHC, Winheim), p. 251-268.
10. Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, Green DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, von Dassow P, et al. (2008) “Calcification du phytoplancton dans un monde à forte teneur en CO2” Science 320, 336-340.
11. Paasche E (2002) “A review of the coccolithophorid Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae), avec une référence particulière à la croissance, à la formation de coccolithes et aux interactions calcification-photosynthèse” Phycologia 40, 503-529.