Chaque printemps, les jeunes crevettes de la mer Méditerranée deviennent des mâles et des femelles - une étape importante de leur développement en matière de procréation. Ce changement est dû à l'abondance d'un certain type de microalgues sur lesquelles les crevettes, parfois teintées de vert néon, dépendent pour la survie de leur espèce. Toutefois, l’intensification de l’acidification des océans pourrait modifier la composition chimique des microalgues, retardant ainsi le progrès de la reproduction des crevettes et menaçant leur existence, ont rapporté les chercheurs cette semaine dans PLOS ONE .
La crevette, Hippolyte inermis Leach, dîne sur un type spécifique de microalgues appelé Cocconeis scutellum parva, qui s’épanouit dans les prés d’herbiers de la mer Méditerranée, y compris les cheminées acidifiées de la baie de Naples. Manger les microalgues régule le cycle de reproduction de la crevette.
Les scientifiques sont fascinés par le développement sexuel de ces étranges petites crevettes depuis des années. Bien que Hippolyte inermis soit considéré comme un hermaphrodite comme beaucoup d'autres crustacés, il est inhabituel en ce sens qu'il passe rapidement d'un mâle à une femelle sans jamais passer par un stade intermédiaire avec les attributs des deux. Ce système d'inversion sexuelle a deux saisons de reproduction distinctes. En automne, lorsque les microalgues Cocconeis sont rares, la majorité des crevettes nouveau-nées sont des mâles. Après le printemps, leurs gonades mâles vieillissent et tombent en une seule mue et un ovaire se développe.
Mais les jeunes crevettes nées au printemps, lorsque les microalgues sont abondantes, peuvent se développer immédiatement chez les femelles en inversant encore plus rapidement le sexe. Des études antérieures ont montré que la Cocconeis est responsable de ce changement rapide. En libérant un composé encore inconnu lorsqu’il est consommé, Cocconeis tue les cellules de la glande sexuelle masculine de la crevette, ce qui provoque sa transition prématurée. Ce commutateur printanier aide à rétablir l’équilibre après que la population en a pris un coup en hiver lorsque des prédateurs, comme le poisson-scorpion noir, dévorent les crevettes.
L'auteur principal de l'étude, Mirko Mutalipassi, biotechnologiste marin à la Stazione Zoologica Anton Dohrn à Naples, souligne que la crevette est tellement dépendante des microalgues que sa croissance démographique est synonyme de prolifération de microalgues.
«C'est vraiment important pour ces crevettes», déclare Mutalipassi. "C'est le facteur de stabilisation de leur population naturelle, car cela permet aux crevettes de produire beaucoup d'œufs et d'éviter d'être anéanties par la prédation."
La présence d’une relation aussi forte entre les plantes et les animaux dans des conditions acides a incité Mutalipassi à s’en servir comme outil pour étudier les conséquences de l’acidification accrue des océans sur cet écosystème. «Je suis vraiment fasciné par la co-évolution, à la fois d'un point de vue physiologique et moléculaire, » a-t-il déclaré. «C'est un moyen très intéressant de voir comment deux organismes interagissent. C'est également un bon modèle pour étudier l'effet des changements globaux sur les microalgues et les invertébrés. ”
Mutalipassi et ses co-auteurs, Valerio Zupo et Valerio Mazzella, tous deux chercheurs de Stazione Zoologica, ont utilisé la population de crevettes comme une sonde pour déterminer l’évolution de la composition chimique de la micro-algue à mesure que l’océan devenait plus acide. L’équipe de recherche a cultivé Cocconeis à deux niveaux d’acidité différents: l’un dans les conditions actuelles et l’autre sur la base de l’augmentation prévue de l’acidité des océans au cours du prochain siècle, à mesure que les niveaux de dioxyde de carbone augmentent. Ils ont ensuite nourri un des deux groupes de microalgues et ont observé s’ils avaient un nombre différent de femelles, ce qui indiquerait un changement dans le composé de la microalgue qui conditionne le développement de la crevette.
Les résultats de l'équipe ont été surprenants. Contrairement à d'autres microalgues qui n'ont pas réussi à se développer sous des niveaux élevés de CO 2, la Coccone a prospéré, faisant croître quatre fois plus de cellules dans des conditions acidifiées. Cette augmentation de la croissance implique que les microalgues pourraient avoir un avantage concurrentiel dans les océans acidifiés du futur.
En revanche, les crevettes nourries avec des microalgues cultivées dans des conditions d’acidification de l’eau plus élevées finissaient avec environ deux fois moins de femelles que les crevettes nourries avec les microalgues normales. Une différence aussi radicale suggère que le composé chimique qui détruit les glandes sexuelles mâles de la crevette pourrait être modifié par les conditions acidifiées, produisant ainsi moins de femelles. En d'autres termes, Cocconeis prospère, mais les crevettes souffrent.
"Ce travail est un bel exemple de chercheurs qui ont poussé au-delà de certaines des questions fondamentales de survie et de croissance d'un organisme unique à examiner également les relations entre les espèces", déclare le biologiste marin Kaitlyn Lowder de la Scripps Institution of Oceanography de l'Université de Californie à San Diego dans un email. «Pour mieux comprendre l’avenir de nos écosystèmes marins, il est extrêmement important d’examiner l’interaction entre les niveaux trophiques, ce qui peut être difficile à réaliser dans un laboratoire.»
De tels changements apparemment subtils qui pourraient déclencher des effets dominos dans un écosystème sont emblématiques de l'impact du changement climatique. Alors que l'acidification des océans continue de perturber les conditions de l'eau de mer, les chercheurs tentent de déterminer comment de tels changements pourraient influer sur les formes de vie les plus infimes de notre planète.
Lowder, qui n'a pas participé à cette étude, affirme qu'il est essentiel d'étudier les changements de comportement des organismes pour mieux prendre conscience de l'évolution de l'environnement. «Ce n’est qu’en poursuivant ces questions sur la transition sexuelle de la crevette (…) que nous, scientifiques, pouvons avoir une meilleure idée de ce à quoi nos océans pourraient ressembler à l’avenir», dit-elle. «Et surtout, [nous pouvons] avoir davantage d’histoires sur les effets potentiels de l’acidification des océans afin d’accroître l’inquiétude du public au sujet de ce changement continu dans nos océans.»
Mutalipassi partage le même point de vue, affirmant que le composé chimique est vraiment un "infochimique" pour l'environnement - une version sous-marine du canari dans une mine de charbon.
«Nous savons maintenant que l’acidification des océans peut perturber une relation écologique délicate qui a évolué pendant un million d’années», a déclaré Mutalipassi. "Cela signifie que nous avons des conséquences idiosyncratiques sur les changements que nous apportons à notre monde."
Il souligne également que la relation microalgues / crevettes n’est que l’une des nombreuses conséquences possibles. "L'impact de l'acidification des océans est plus important que ce que nous voyons dans l'étude", dit-il. "Nous ne faisons que regarder un petit morceau du puzzle."
