La pompe biologique des océans, qui fixe du carbone soit dans les tissus des organismes via la photosynthèse, soit dans les coquilles calcaires de certains micro-organismes, est l’un des processus biologiques majeur permettant de séquestrer du carbone sur des échelles de temps géologiques. Ce processus, largement étudié depuis les années 80, fait intervenir le plancton des océans. L’organisation des communautés planctoniques impliquées dans le puits de carbone reste encore très largement méconnue.
En analysant des échantillons prélevés durant l’expédition Tara Oceans (2009-2013), une équipe interdisciplinaire réunissant des biologistes, des informaticiens et des océanographes, a levé le voile sur ces espèces, leurs interactions et les principales fonctions associées à la pompe biologique dans les régions océaniques particulièrement “pauvres” en nutriments. Ces zones dominent dans les océans (plus de 70 %). Les chercheurs, principalement du CNRS, de l’UPMC, de l’Université de Nantes, du VIB, de l’EMBL et du CEA-IG , ont décrit le premier “réseau social planctonique” associé à l’export de carbone dans ces régions « pauvres ». De nombreux acteurs recensés, tels certaines algues photosynthétiques (en particulier des diatomées) ou des copépodes (ce sont des crevettes microscopiques), étaient déjà connus. Mais, l’implication de certains micro-organismes (parasites unicellulaires, cyanobactéries et virus) dans l’export du carbone était jusqu’alors largement sous-estimée.
Allant plus loin, les chercheurs ont ensuite caractérisé un réseau de fonctions, cette fois-ci constitué à partir de l’analyse des gènes des bactéries et des virus. La base de données Tara Oceans a ainsi permis d’établir que l'abondance relative d’un petit nombre de gènes bactériens et viraux prédit une fraction significative de la variabilité de l'export de carbone vers les profondeurs océaniques. Une partie de ces gènes est impliquée dans la photosynthèse et le transport membranaire, favorisant, entre autres, la dégradation et la sédimentation de la matière organique. Cependant, la fonction de la majeure partie de ces gènes est encore inconnue.
Connaître la structure de ces réseaux et la fonction des gènes impliqués dans le cycle du carbone ouvre de nombreuses perspectives, notamment la possibilité de modéliser des processus biologiques impliqués dans le cycle du carbone au sein des océans. Il devrait ainsi être possible de mieux appréhender comment les différentes espèces planctoniques influencent le cycle du carbone et la régulation du climat.