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RÉSUMÉ
L’expédition "Tara Océans" ,réalisée de 2009 à 2013 par des scientifiques embarqués sur le voilier Tara, a permis de conduire une étude d’ampleur inédite sur le plancton, au cours d’un périple de 140 000 km sur tous les océans de la planète. L’objet de cet article est de présenter plusieurs aspects marquants de cette expédition : la caractérisation métagénomique du plancton ; le programme éducatif de l’expédition ; l’exploration de la diversité génétique, à la fois qualitative et quantitative, du plancton ; les grands principes d’échantillonnage utilisés lors de l’expédition ; les grandes découvertes de l’expédition.
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Flora VINCENT : Institut de biologie de l’ENS (IBENS), Département de biologie, École normale supérieure, CNRS, INSERM, Université PSL, Paris, France Department of Plant and Environmental Sciences, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israël
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Chris BOWLER : Institut de biologie de l’ENS (IBENS), Département de biologie, École normale supérieure, CNRS, INSERM, Université PSL Fédération de Recherche Global Ocean Systems Ecology and Evolution, FR2022/Tara Oceans GOSEE, Paris
INTRODUCTION
L’océan représente le plus grand écosystème continu sur Terre, et 98 % de sa biomasse est composée d’organismes qui sont invisibles à l’œil nu : les micro-organismes marins, dont nombre d’entre eux constituent le « plancton ». L’objectif de cet article est de présenter la diversité du plancton, telle que révélée par le projet « Tara Océans », et de détailler l’approche et les méthodologies adoptées par ce projet ambitieux. Sur la base d’une partie des 40 000 échantillons prélevés dans tous les océans du monde au cours de l’expédition, l’équipe a cartographié la biodiversité d’un large éventail d’organismes planctoniques et exploré leurs interactions. Ce projet est le plus important effort de séquençage de l’ADN pour les sciences de la mer réalisé à ce jour. Les analyses moléculaires ont révélé environ 40 millions de gènes, dont la grande majorité étaient nouveaux, suggérant ainsi une biodiversité du plancton beaucoup plus large que celle connue jusqu’à présent. Ces données ont fourni à la communauté scientifique des ressources sans précédent, notamment un catalogue de plusieurs millions de nouveaux gènes qui ont transformé la manière dont les océans sont étudiés et le changement climatique est évalué.
Domaine : métagénomique
Degré de diffusion de la technologie : croissance
Technologies impliquées : technologies moléculaires (barcoding moléculaire, metabarcoding, séquençage de l’ADN, etc.)
Domaines d’application : biotechnologies marines
Principaux acteurs français :
Centres de compétence : Fédération de Recherche Global Ocean Systems Ecology and Evolution
Contact : [email protected] ; [email protected]
Reproduction avec l’aimable autorisation de l’Académie d’agriculture de France :
Vincent F., Bowler C. 2019. Plancton : la nouvelle frontière révélée par l’expédition Tara Océan, Notes Académiques de l’Académie d’agriculture de France/Academic Notes from the French Academy of Agriculture, 2019, 4, 1-16.
Rapporteurs : Brigitte Meunier, directrice de recherche CNRS au Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines BIP2 et Christian Ferault, membre de l’Académie d’agriculture de France.
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Expédition Tara Océans et caractérisation métagénomique du plancton
English
1. Contexte
Le terme « plancton » vient du grec planktos, ou « errant » ; il désigne les organismes qui vivent dans la colonne d’eau et sont incapables de nager contre le courant. Le plancton marin est ainsi composé de bactéries, de protistes (eucaryotes unicellulaires), de virus, d’archées, mais aussi des stades larvaires d’organismes plus gros, comme les larves de poissons ou de crustacés.
Alors que les membres du plancton de l’ordre du millimètre ont été étudiés depuis 1887, ce n’est que depuis les années 1970 que l’abondance et la diversité des microbes et virus ont été mises au jour. Il a été montré depuis qu’un litre d’eau de mer peut contenir jusqu’à 109 bactéries. Dans les années 1990, les premières techniques d’évaluation de la diversité bactérienne marine indépendantes de mise en culture – notamment génétique – ont montré que les bactéries sont diverses, et que la majorité des groupes marins étaient inconnus. Simultanément, la découverte des virus dans l’océan, atteignant presque 1 010 particules/L, a ajouté une nouvelle couche de complexité dans la compréhension de ce qui génère et maintient la diversité microbienne. La diversité des protistes – eucaryotes unicellulaires – fut révélée dans les années 2000, à travers l’usage de la génétique (figure 1) .
L’exploration de la distribution globale des communautés et diversités de microbes marins devint quantitative grâce au séquençage à haut débit disponible au milieu des années 2000, ce qui a ouvert la voie pour des campagnes d’échantillonnage à grande échelle spatiale. En effet, la répartition du plancton dépend fortement de facteurs abiotiques, comme la lumière, les nutriments, la turbulence, la température, la salinité ou le pH, et de facteurs biotiques,...
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BIBLIOGRAPHIE
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