La biodiversité et les écosystèmes à travers le temps et l'espace, leçon inaugurale de Chris Bowler

Le plancton, organisme microscopique, a-t-il contribué dans le passé à la dérégulation du climat? s'interroge Chris Bowler. De quelle manière la communauté de plancton arctique, qui est particulièrement sensible aux changements climatiques, peut-elle être aujourd'hui une sentinelle des profondes mutations climatiques et environnementales que nous vivons?

D’origine britannique, Chris Bowler est directeur de recherche au CNRS et directeur du laboratoire de génomique des plantes et des algues à l'Institut de biologie de l'École normale supérieure à Paris ( Ibens). Ses travaux ont été couronnés de grands prix internationaux. Il est l'un des coordinateurs scientifiques du projet Tara Ocean, visant à explorer la biodiversité, l’écologie et l’ évolution du plancton dans les océans.

Pour l’année académique 2020-2021, il inaugure la nouvelle chaire annuelle, intitulée " Biodiversité et écosystèmes" du Collège de France, créée avec le soutien de la Fondation Jean- François et Marie-Laure de Clermont-Tonnerre.

La longue histoire de la biodiversité et les enjeux de la crise actuelle

La généticienne, Edith Heard, titulaire de la chaire "Épigénétique et mémoire cellulaire" au Collège de France, rappelle combien la création de cette nouvelle chaire répond à une "demande sociétale très forte afin de comprendre les processus, les phénomènes,  qui engagent dès à présent l'avenir de l’humanité": 

À l'heure où l'activité humaine modifie profondément et à une vitesse inégalée les équilibres millénaires au sein des écosystèmes, de fait, nous sommes en train de brûler la bibliothèque de la vie.

Chris Bowler souligne la relation étroite et singulière entre les activités humaines et l'évolution de l'environnement, avant de rappeler, dans sa leçon inaugurale :

Les êtres humains n'ont jamais vécu en harmonie avec la nature. Notre déconnexion avec le monde naturel est plus grande que jamais, et nous oublions que nous en faisons partie. Les humains, par leur évolution culturelle, modifient l'environnement plutôt que de s'y adapter. Ceci est unique.

La grande accélération des activités humaines, depuis la Révolution industrielle, "a provoqué une crise de la biodiversité". Et le chercheur de noter :

La révolution industrielle a fait de nous une puissance biogéochimique équivalente à des centaines de volcans massifs. Si nous sommes encore loin d'une sixième extinction, nous devons cependant de toute urgence améliorer notre relation avec le monde naturel afin d’éviter la dégradation ultérieure des écosystèmes

Le chercheur explique :

Nous savons maintenant que la biodiversité a énormément changé au cours de l'histoire de la vie sur Terre. Depuis que la vie s'est développée, il y a environ 3,5 milliards d'années. On estime que 4 milliards d'espèces ont évolué. Je parle des macro-organismes seulement. L'immense majorité, 99% d'entre elles, ont aujourd'hui disparu. 

Entre spéciation ( ou apparition de nouvelles espèces) et extinction, Chris Bowler indique que "Le nombre d'espèces sur Terre, à un moment donné, est une fonction complexe" :

"Ces processus sont régis par des lois de l'écologie et de l'évolution, elles mêmes fortement influencées par la géologie et que nous commençons seulement à comprendre. Les taux de spéciation et d'extinction ont connu de nombreux changements qui ont entraîné de profonds bouleversements dans les formes de vie et dans la composition des communautés colonisant un écosystème. Notre compréhension de l'histoire de la vie sur Terre est encore très superficielle. Elle est par ailleurs biaisée par l'hétérogénéité du recensement des espèces selon les régions, les périodes et les taxons (principalement marins). Un autre obstacle tient à la difficulté d'identifier les évènements de spéciation et d'extinction à partir de la seule analyse des spécimens fossilisés. Malgré ces limites, nous disposons de preuves très solides pour affirmer qu'il y a eu par le passé cinq évènements d'extinction de masse."

Cette leçon inaugurale, très pédagogique et engagée, face aux enjeux des crises actuelles, met en perspective la longue histoire de la biodiversité et nous explique les variations de la biodiversité dans l'espace, sur terre et dans l'océan. Nous découvrons aussi tout un monde invisible, microscopique et fondamental et notamment le rôle central du plancton.

Chris Bowler présente dans ce cadre les travaux scientifiques et de recherche menés à bord de la goélette Tara, dans un esprit interdisciplinaire. Entre 2009 et 2013, les  expéditions Tara Oceans puis Tara Oceans Polar Circle ont eu pour but, au cours d'un "tour du monde de trois ans et de 50 escales", d'analyser "l’effet du réchauffement planétaire sur les systèmes planctoniques et coralliens".

La biodiversité au sein des communautés microscopiques : une vie riche et fondamentale

Dans sa leçon inaugurale, Chris Bowler met en évidence  "la biodiversité au sein des communautés microscopiques", et une "vie invisible" qui est aussi "très riche". 

Cette vie microscopique "est très importante pour la biologie ou chimie, pour le bon fonctionnement de notre planète", nous dit-il dans la vidéo qui présente ses travaux. 

"Je suis microbiologiste de formation, poursuit Chris Bowler, mais en fait, j'ai toujours étudié les organismes photosynthétiques, d'un côté les plantes, et de l'autre côté, les organismes photosynthétiques microscopiques qui sont appelés le phytoplancton, donc les plantes microscopiques qu'on trouve au sein de l'océan".

Dans sa leçon inaugurale, Chris Bowler cite "le romancier et biochimiste, Isaac Asimov, connu pour ses œuvres de science fiction comme pour ses œuvres de vulgarisation scientifique, avait bien sûr anticipé les enjeux" liés à la connaissance des micro-organismes. 

"Tout ce qui concerne la vie microscopique est palpitant. Comment des êtres aussi minuscules peuvent-ils jouer un rôle aussi crucial? Nous en savons très peu sur eux. Pourtant, les étudier va certainement nous aider à comprendre la biodiversité et l'évolution de la vie terrestre et va aussi nous aider à comprendre comment ces minuscules organismes marins jouent un rôle crucial pour la santé de notre planète".

Le chercheur s'intéresse à la façon dont les "communautés de plancton" s'organisent et il met en valeur le rôle essentiel que peuvent jouer ces micro-organismes.

La vie photosynthétique océanique, c'est très important, rappelle Chris Bowler. C'est l'équivalent de la photosynthèse sur Terre. On ne voit pas les plantes, les arbres au sein de l'océan, mais en fait, ils sont présents en tant que petit phytoplancton. Une partie de phytoplancton s'appelle les diatomées. Ils sont unicellulaires, microscopiques, mais avec une morphologie magnifique. Ils sont responsables pour l'équivalent de la photosynthèse des forêts tropicales sur terre.

Dans sa leçon inaugurale, Chris Bowler explique à propos du plancton : 

"Malgré sa petite taille, le plancton représente les deux tiers de la biomasse de l'océan. Il peut être considéré comme son système de survie, exactement comme le microbiote humain participant de notre état de santé. Le plancton tire son nom du grec ''planktós'', qui signifie ''errant'' ou ''vagabond''. Ces organismes, en effet, voguent et dérivent en suspension dans l'eau au gré des marées et des courants marins.''

Quels sont les liens entre la vie et le climat de notre planète ? s'interroge le chercheur. De quelle façon la biologie peut-elle être responsable de changements majeurs du climat, au même titre que les processus physico-chimiques? Comment les communautés de planctons sont elles organisées? Comment lutter aujourd’hui contre la crise de la biodiversité ?

Nous gagnons l’amphithéâtre du Collège de France, le 4 février 2021 pour la leçon inaugurale de Chris Bowler, intitulée,  "La biodiversité et les écosystèmes à travers le temps et l’espace".

Pour prolonger :

- Chris Bowler présente sa chaire et ses travaux dans une courte vidéo pour le Collège de France :

- Chris Bowler présente de nombreux documents pendant sa leçon inaugurale. Ces documents apparaissent dans la vidéo (ci-après), réalisée au Collège de France :

- Chris Bowler, "Génomique des Plantes et Algues", Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure   (Ibens) : présentation des recherches de Chris Bowler, notamment autour des études des   Diatomées et des plantes

• La Fondation Tara Océan propose différentes ressources à la fois scientifiques mais aussi autour de projets artistiques ou culturels :

- en octobre 2009, la goélette scientifique Tara prenait la mer pour sillonner tous les océans du globe et découvrir le monde secret du plancton. 

- Notre image de Une est tirée de l'article, " L’importance des micro-organismes pour la biodiversité marine", entretien avec Eric Karsenti, Directeur Scientifique de l’expédition Tara Oceans et membre correspondant de l’Académie des sciences.

"Véritable trésor des océans, les micro-organismes représentent plus de 95 % de la biomasse marine et comprennent une diversité remarquable. Cette biodiversité forme le premier maillon de la chaîne alimentaire, produit jusqu’à 50 % de l’oxygène et est ainsi vitale pour l’homme, aussi bien d’un point de vue alimentaire que climatique". 

- Pour célébrer les Dix ans du projet de Tara Océan et "à l’occasion de deux importantes publications scientifiques issues de cette expédition, la Fondation Tara Océan vous invite à découvrir PLANKTÓS, unetoute première bande-dessinée digitale, créée par Timon Ducos, illustrateur scientifique".

- "Le «réseau social» planctonique de la pompe à carbone biologique dévoilé"

"L’océan est le plus important puits de carbone de la planète. A l’instar d’un réseau social, le réseau d’organismes planctoniques impliqué dans ce puits de carbone a été décrit par une équipe interdisciplinaire réunissant des océanographes, des biologistes et des informaticiens, principalement du CNRS, de l’UPMC, de l’Université de Nantes, du VIB, de l’EMBL et du CEA. Le catalogue d’organismes planctoniques collectés durant l’expédition Tara Oceans livre peu à peu ses secrets..."

Publié le 10 Février 2016 sur le site internet du journal Nature, "ce travail souligne le rôle important joué par le plancton dans le système climatique".

- "Un avenir incertain pour l’ océan Arctique"

"L’océan arctique est souvent présenté par les scientifiques comme l’un des écosystèmes qui subit le plus intensément les bouleversements du climat. La question de l’évolution de cet écosystème se poserait donc de manière encore plus pressante que pour les autres. En effet, les scientifiques ont encore récemment confirmé que l’Arctique se réchauffe deux fois plus vite que le reste de la planète..."