Une nouvelle base de données révèle le « trésor » biologique de l’océan Arctique | Polarjournal
Pendant une année entière, l’expédition MOSAiC a permis d’obtenir des informations uniques et inédites sur les processus naturels de l’Arctique. Photo : Michael Gutsche

Une équipe internationale de scientifiques, dirigée conjointement par l’Université d’East Anglia (UEA) au Royaume-Uni et l’Institut Alfred Wegener Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) en Allemagne, a développé une base de données EcoOmics. Celle-ci soutiendra également la bioprospection afin de pallier le manque d’antibiotiques et d’antiviraux, et fournira des indices sur de nouveaux processus biologiques qui pourraient influencer notre compréhension de l’évolution de la vie sur Terre.

L’équipe, qui comprend des chercheurs de la communauté allemande Helmholtz, de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), du Joint Genome Institute (JGI, États-Unis) et de l’Earlham Institute (Royaume-Uni), ainsi que de plusieurs autres institutions, a discuté de l’initiative et des premiers résultats dans la revue PLOS Biology.

EcoOmics – le premier ensemble de données « omiques » ou de séquences génomiques à grande échelle pour un écosystème polaire – illustre une année dans la vie biologique du centre de l’océan Arctique, en mettant l’accent sur les microbiomes, des communautés de micro-organismes qui cohabitent dans un habitat.

Les écosystèmes arctiques sont parmi les plus touchés par le réchauffement climatique, et l’océan Arctique sert d’indicateur des conséquences du changement climatique ainsi que de la persistance de la biodiversité sur notre planète.

Cependant, en raison des défis logistiques et de la difficulté d’accès, l’Arctique – et plus particulièrement l’océan Arctique central – reste l’un des environnements les moins bien explorés.

EcoOmics est le premier ensemble de données contenant les informations génétiques d’un écosystème polaire – de la glace de mer à l’océan profond. Photo : Esther Horvath

Le travail de l’équipe EcoOmics vise à changer cela et à fournir une ressource génomique en libre accès à la communauté scientifique. Il utilise les données d’échantillons collectés lors de l’expédition MOSAiC, qui s’est déroulée de septembre 2019 à octobre 2020.

Lors de cette expédition polaire, la plus grande de l’histoire, le navire de recherche RV Polarstern a été pris dans la banquise arctique et a dérivé au-dessus de la pointe de l’océan Arctique. Des centaines de scientifiques ont mené une série de recherches coordonnées sur la mer, l’atmosphère, la banquise et autres afin d’améliorer notre compréhension du rôle de l’océan Arctique dans les processus climatiques.

Le professeur Thomas Mock de la School of Environmental Sciences de l’UEA dirige le projet EcoOmics avec la Dr Katja Metfies de l’AWI.

« Il s’agit de la première et de la plus grande tentative de séquençage de l’océan Arctique central à travers l’espace et le temps », a déclaré le professeur Mock. « Il fournit la première preuve d’une biologie inédite, car le travail a été réalisé dans une zone qui n’avait jamais été étudiée auparavant avec la technologie multiomique, c’est-à-dire en séquençant les gènes, les génomes et les transcriptomes des communautés microbiennes naturelles, de la surface jusqu’aux profondeurs de l’océan Arctique central ».

Le Dr Metfies a déclaré : « Cet ensemble de données nous donnera un aperçu sans précédent de l’importance de la banquise et des organismes qui lui sont associés pour le maintien des fonctions et des services de l’écosystème marin arctique, soumis à la pression drastique du changement climatique ».

« MOSAiC nous donne un aperçu important de l’avenir des écosystèmes arctiques après 2050, lorsque l’océan Arctique devrait être libre de glace en été. Cette approche scientifique intégrative est sans précédent pour les océans polaires, mais elle est nécessaire pour améliorer nos prévisions sur les réactions des espèces en interaction face au changement climatique en Arctique ».

EcoOmics devrait devenir l’inventaire génétique et génomique le plus complet et le plus intégratif de tous les écosystèmes polaires, contribuant ainsi à leur protection. Photo : Lianna Nixon

Les microbes marins présents dans la glace de mer et l’eau de mer en particulier, sont la pierre angulaire de cet écosystème et jouent un rôle crucial dans la rétroaction avec le climat et le maintien des réseaux trophiques, qui sont essentiels à la conservation et aux services écosystémiques tels que la fourniture d’habitats pour les espèces, y compris pour la pêche. En raison de leur capacité d’adaptation rapide aux changements environnementaux, les microbes servent également d’indicateurs biologiques.

Les premiers résultats du groupe MOSAiC-EcoOmics fournissent la première preuve du filtrage de l’habitat dans l’océan Arctique, qui décrit le processus par lequel les caractéristiques de l’habitat sont sélectionnées pour les espèces qui y sont adaptées. De plus, l’océan Arctique central est un « trésor » pour la découverte de nouvelles formes de vie, qui pourraient avoir évolué en raison des processus d’adaptation nécessaires pour prospérer dans cet environnement rude et peu exploré.

« MOSAiC EcoOmics est bien placé pour réaliser l’inventaire génétique et génomique le plus complet et le plus inclusif de tous les écosystèmes polaires de la Terre », a déclaré le professeur Mock. « EcoOmics contribuera aux efforts de conservation de la nature et élargira les questions fondamentales en biologie, y compris l’évolution de la vie sur la planète Terre, qui resterait incomplète sans la prise en compte des organismes polaires ».

« En raison de leur adaptation unique, ces organismes sont probablement une mine d’or pour la découverte de nouvelles connaissances biologiques. Il reste à voir comment la nouvelle biologie polaire influencera notre compréhension de la biodiversité mondiale, mais nos premières conclusions sont prometteuses ».

Communiqué de presse de l’Université d’East Anglia

Lien vers l’étude : Mock T, Boulton W, Balmonte J-P, Barry K, Bertilsson S, Bowman J, et al. (2022) Multiomics in the central Arctic Ocean for benchmarking biodiversity change. PLoS Biol 20(10) : e3001835. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001835

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