Adaptation aux températures

   

Fumeurs noires

 

 

 

Dans la majeure partie des abysses les températures sont très froides. Les organismes y vivants sont  donc habitués a supporter ces températures. Mais certains autres organismes s'attroupent autour de cheminées hydrothermales d'où se dégagent des flux d'eau chargées d'ions comme le sulfure d'hydrogène et de métaux comme le fer ou le silicium. On nomme ces cheminées fumeurs noirs à cause des geysers d'eau chaude et noir qui s'en échappent. Dans cette partie nous allons expliquer comment ces organismes s'adaptent a ces températures très élevées et parviennent à survivre en présences de particules très toxiques pour les espèces vivant à la surface..

 

 

 

 

 

 

 

A. Les fumeurs noirs, lieu de vie

Schéma sur les fumeurs noirs

 

Comment fonctionne un système hydrothermal ?

Les dorsales océaniques, lieu d'écartement des plaques de formation de la croûte océanique, sont le siège d'une intense activité tectonique, volcanique et hydrotermale.

Dans ces zones, l'eau de mer s'infiltre dans les fractures du plancher océanique et se réchauffe rapidement en approchant des chambres magmatiques. L'eau de mer ainsi chauffée, réagit fortement avec les roches traversées et se charge de minéraux variés. Plus chaude, donc plus légère, elle remonte et jaillit sur le fond à des températures pouvant atteindre 400°C.

Ce mélange de fluide chaud et d'eau de mer froide et oxygénée se traduit par des précipitations minérales qui forment des cheminées hydrotermales autour desquelles vit une faune luxuriante. La distribution des communautés microbiennes et animales est influencée par la graduation verticale de température.

La vie est-elle possible même dans des conditions si extrêmes ?

Les premières formes de vies que l’on peut trouver au niveau des fumeurs noirs sont des micro-organismes comme les bactéries ou archaebactéries. Ils se multiplient au plus près de la cheminée, là où les températures sont les plus élevées (environ 350°C) , on qualifie donc ces micro-organismes d’hyperthermophiles (c’est-à-dire qu’ils vivent dans des températures mortelles pour la plus part des êtres vivants), et aussi d’extrémophiles car leurs conditions de vie sont extrêmes .

Certaines bactéries vivent sous forme de fibres dans les fluides hydrothermaux ; alors que d’autres se fixent les roches. Ces micro-organismes se développent en endo-symbiose, c’est-à-dire qu’ils vivent en coopération au sein d’autres organismes plus développés qu’eux et vivant aussi au bord des cheminées.

 

Si l’on s’éloigne un peu des monts hydrothermaux (fumeurs noirs), les températures diminuent jusqu’a environ 20° à 50° C. On trouve alors des animaux comme l’ alvinella (voir photo ci-dessous) ou le paralvinellla, appartenant a la famille des annélides, ainsi que des crabes tel le cyanagraea qui ne supporteraient pas la chaleur ou les émanations à la sortie même de ces fumeurs noires..

 

Photographie d’une alvinella, aussi appelée ver de pompéï

 

C'est un peu plus loin de la source chaude, dans les températures proches de 10°, que l’on trouve le plus grand nombre de formes de vie différentes. Il y a en effet de nombreux vestimentifères (vers marins) dont le fameux ver Riftia pachyptila, des crabes, des araignés, des poissons, des crustacés, des crevettes comme la Rimicaris exoculata, des anémones.


             

Anémone de mer, de l'ordre de Actiniaires                Araignée des mers de l'ordre des Macroregonia

En s'écartant davantage des cheminées, au pôle froid  vivent des bivalves dont font parti les Bathymodiolus, moules des abysses Bathymodiolus, et les Calyptogena, mollusques  Calyptogena ou des espèces carnivores comme la Kiwa Hirsuta.

Galathée Yeti

Galathée Yeti (Kiwa Hirsuta)


 

B. Un métabolisme particulier, la chimiolithotrophie


La chaîne alimentaire des monts hydrauthermaux est similaire à celle que l'on peux retrouver proche de la surface, si ce n'est que les producteurs primaires ne sont pas les phytoplanctons (qui produisent de l'énergie grâce au soleil), mais des bactéries possédant un métabolisme différent, dites chimiolithotrophes. Elle ne peuvent pas compter sur la lumière pour un apport énergétique, mais elles parviennent à tirer de l'énergie de l'oxydation de molécules minérales telles que le sulfure d'hydrogène (H₂S), le fer II (Fe²⁺) ou l'ammonium (NH⁴⁺).

Exemple: l'oxydation du sulfure d'hydrogène

 H₂S + O ₂ -> S + H ₂0

H₂S est le réducteur et S l'oxydant.

Il existe de nombreux types de bactéries chimiolithotrophes selon l'espèce chimique qui intervient dans l'oxydation, ainsi il y a les sulfo-oxydantes dont la réaction d'oxydation est notée ci dessus mais aussi des ferroxydantes etc. Autour des cheminées hydrauthermales, les plus présentes sont surtout les sulfo-oxydantes.

Ces bactéries peuvent vivre sous forme libre, ou bien en symbiose avec un autre organisme plus développé. Elles constituent la base de la chaîne trophique des fumeurs noirs. S'en suit ensuite la chaîne alimentaire classique, où les organismes développés mangent les moins dévéloppés, et la décomposition des corps par des détritivores.

 

 

Pour conclure nous pouvons dire que malgré les températures et des matières minérales dangereuses hostile, la vie est possible et variée. Elle est basée sur un écosystème particulier étant donné qu'il ne s'appuie pas sur un apport de lumière. Les monts hydrothermaux rejètent des sulfures indispensables a la vie des être vivants, notamment à des bactéries chimiolithotrophes qui sont la première forme de vie.

 

 C. Étude du ver Riftia pachyptila

  

Le ver Riftia Pachyptila est un ver vivant dans les abysses, c’est un être vestimentifère (élément d'un embranchement de mollusques des grandes profondeurs océaniques hydrothermales). Il vit à proximité des fumeurs noirs le long de la dorsale océanique du pacifique est, dans la dorsale des Galapagos, et dans le bassin du Guaymas.

 Dans ces zones les températures vont de 5° à 25°C. La densité de leur colonies peur atteindre 100 à 200 individus par mètres carré.

Ce ver mesure jusqu'à 2 mètres de long et fait 4 à 5 centimètres de diamètre. le ver riftia est composé d’une grande branchie rouge vive qui sort d’un tube blanc. Sur ce tube se fixe parfois des mollusques. Ainsi, les vers vivent en bouquet et forment des massifs denses qui hébergent une faune riche.


 Schéma du ver Rifita Riftia pachyptila est une créature bien singulière selon les critères anatomiques habituels. Mesurant 1 à 2 mètres de long pour une dizaine de centimètres de diamètre, il a l'aspect d'un sac fermé, sans bouche ni système digestif, et sans organe d'ingestion des particules élémentaires.

C'est un ver tubicole qui possède, a son extrémité antérieure, un organe branchial rouge vif ( ou panache) où l'oxygène, le gaz carbonique et le sulfure d'hydrogène s'échangent avec l'eau environnante. On trouve, juste au-dessous de ce panache, un anneau musculaire, le vestimentum, qui permet au ver de se maintenir dans son tube blanc. Le reste de l'animal se compose d'une poche dont la paroi est fine et qui contient différents organes. Le plus volumineux d'entre eux est le trophosome, qui occupe pratiquement toute la cavité corporelle. Le trophosome (étymologiquement, le corps nourricier) joue le rôle fondamental dans la nutrition du ver, mais il n'est muni d'aucun conduit par lequel les particules alimentaires pénétreraient dans l'organisme. Des études microscopiques révèlent que le trophosome de Riftia pachyptila , où s'établie une relation endosymbiotique abrite une multitude de bactéries sulfo-oxydantes nommées Thiothrix.
L'endosymbiose Riftia pachyptila-Thiothrix est mutualiste. Les bactéries fournissent au ver tubicole des molécules carbonées, tandis que l'hôte délivre au symbiote les matières premières nécessaires au métabolisme chimiolithotrophe : gaz carbonique, oxygène et sulfure d'hydrogène. Ces substances chimiques sont absorbées par le panache et acheminées vers les bactéries grâce au système circulatoire de l'hôte. On peut comparer le trophosome du ver à une véritable usine interne, où les travailleurs à la chaîne seraient les bactéries, elles fabriqueraient des substances carbonées réduites et les transmettraient à l'hôte qui s'en nourrit. Le ver se sert ensuite de ces substances carbonées pour les transformer en molécules organiques (grâce à l'énergie récupérée lors de la réaction d'oxydo-réduction).
C’est ainsi que le ver est approvisionné en sucres.

Ce mécanisme de symbiose minimise les pertes de molécules indispensables, il est donc beaucoup plus productif que le système classique ingestion/digestion/excrétion.

Le ver Riftia pachyptila est un maillon essentiel de la chaîne alimentaire des être vivant autour des fumeurs noirs par sa forte densité.

 

CONCLUSION 

SOURCES

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