Caroline Chénard (Ph. D.) et Scott MacQuarrie, de DCRA, préparent un capteur de conductivité, de température et de profondeur en vue de son déploiement en mer. Photo par Jörg Behnke.
Même si l'eau de mer paraît limpide, chaque goutte renferme une multitude d'organismes microscopiques. Ces véritables puissances microscopiques jouent un rôle crucial dans les efforts du Canada pour prédire les changements climatiques.
Le phytoplancton transforme la lumière du soleil en énergie, nourrit presque toute la vie marine et contribue à réguler l'air que nous respirons. Cependant, à mesure que ces micro-organismes s'adaptent au réchauffement des océans, ils deviennent les premiers indicateurs des changements qui affectent toute la chaîne alimentaire marine, dont les poissons que nous consommons.
Afin de prédire ces changements, des scientifiques du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) collaborent avec les scientifiques de l'Université Dalhousie dans le cadre du programme Océans du CNRC. Leurs objectifs : mettre en lumière les phénomènes qui se déroulent sous la surface de l'eau et mieux comprendre les signes avant-coureurs des changements climatiques et leurs impacts sur les écosystèmes marins du Canada.
Analyser les empreintes génétiques des océans
Travail en laboratoire avec différents échantillons de souches de microalgues.
À notre centre de recherche en développement des cultures et des ressources aquatiques, Caroline Chénard (Ph. D.), agente de recherche, dirige un projet qui exploite l'ADN environnemental, ou ADNe, du phytoplancton pour suivre les répercussions des évènements climatiques extrêmes et des vagues de chaleur marines dans l'Atlantique Nord-Ouest.
En filtrant l'eau de mer avec un filtre ultrafin, il est possible d'extraire le phytoplancton et son ADN. Le séquençage de cet ADN permet aux scientifiques d'identifier des centaines, voire des milliers d'espèces phytoplanctoniques présentes dans une seule goutte d'eau de mer, offrant ainsi une empreinte génétique détaillée de nos eaux.
De plus, le phytoplancton réagit presque instantanément aux variations de température, fournissant aux scientifiques des indices précoces de la transformation des océans. « Les espèces de phytoplancton peuvent réagir différemment aux variations de température de l'eau, explique Caroline Chénard. Comme le phytoplancton se situe à la base de la chaîne alimentaire marine, nous cherchons à comprendre comment ces changements affectent les autres maillons de cette chaîne dans les océans. »
Différents échantillons de souches de microalgues dans le laboratoire.
Dans un article de recherche intitulé « Organellar Genomes of Three Globally Important Nanoplanktonic Diatoms Refine Their Taxon-Specific Distribution and Succession Patterns in the Northwest Atlantic (en anglais seulement) » copublié avec l'Université Dalhousie, l'équipe a mis en évidence des périodes saisonnières distinctes pour 3 espèces étroitement apparentées. L'une de ces espèces domine dans les eaux plus froides (de -1 °C à 5 °C), tandis que les autres prédominent à des températures plus élevées (supérieures à 9 °C).
Le suivi de ces changements biologiques permet aux scientifiques de prédire la façon dont le réchauffement des océans pourrait affecter l'ensemble du réseau trophique marin.
Il s'agit d'un nouveau moyen efficace d'observer en temps réel la manière dont les océans réagissent aux changements climatiques.
« Je suis fière de collaborer avec l'équipe de DCRA au CNRC », déclare Rebecca Stevens-Green, doctorante au Département de biologie de l'Université Dalhousie. « Ensemble, nous utilisons une méthode de séquençage rapide de l'ADN (Nanopore) pour assembler des génomes chloroplastiques et identifier des « codes-barres » génétiques qui nous permettent de suivre ces espèces dans tout l'Atlantique Nord-Ouest. À mesure que les conditions océaniques se réchauffent, les petits organismes planctoniques comme ceux que nous avons étudiés pourraient devenir plus courants, et ces « codes-barres » nous aideront à surveiller leur abondance à l'avenir. »
Protéger l'avenir des océans au Canada
Image microscopique de la culture de Minidiscus spinulatus (diatomée) isolées dans le bassin de Bedford, prise à l'aide du microscope inversé du CNRC (le Leica DM IL LED).
Pour Caroline Chénard, ce projet revêt une dimension à la fois scientifique et profondément personnelle.
« J'ai une profonde affection pour l'océan. Ayant grandi près de la mer, j'ai toujours eu le désir de l'étudier, confie-t-elle. Il est crucial de mieux comprendre les organismes qui y vivent, en particulier les micro-organismes, car ils exercent probablement l'impact le plus significatif sur nos vies. »
En surveillant les effets des changements climatiques sur les plus petits organismes marins, les scientifiques du CNRC contribuent à la protection des écosystèmes marins et à la santé des océans. Leurs travaux favorisent l'utilisation durable des ressources océaniques du Canada et renforcent l'économie bleue du pays.