Comment les nutriments dérivés des poissons de récifs aident les coraux soumis à un stress thermique ?

La biodiversité stupéfiante observée dans les récifs coralliens résulte principalement de la symbiose que les coraux ont développé avec des algues endosymbiotiques* de la famille des Symbiodinaceae. Grâce à leur capacité à réaliser la photosynthèse, ces algues fournissent à leur hôte la plupart des composés riches en sucre dont il a besoin pour maintenir son métabolisme (Tremblay et al, 2012). En retour, le corail hôte prélève des nutriments vitaux dans l’eau de mer et les transfère à leurs symbionts pour maintenir leur taux de photosynthèse, tout en leur offrant un lieu sûr pour se développer et se protéger des prédateurs (Grover et al, 2002). 

En plus de la symbiose qu’ils forment avec ces algues dinoflagellées, les coraux de récifs sont engagés dans une série d’autres interactions dans les écosystèmes récifaux, comme celles qu’ils entretiennent avec les poissons de récifs. Ces organismes relarguent des quantités substantielles d’azote et de phosphore dans la colonne d’eau, qui pourraient favoriser la survie des coraux durant des périodes de stress.

De nombreuses études menées en laboratoire (Ezzat et al 2016 ; 2019 ; Wiedenmann et al 2013) et sur le terrain (Burkepile et al 2020 ; Vega Thurber et al 2014) à l’aide d’engrais ont souligné les effets bénéfiques de l’augmentation des concentrations d’azote (sous forme d’ammonium spécifiquement) et de phosphore sur la physiologie et la survie des coraux. Une étape importante a été franchie en étudiant le lien entre ces expériences de manipulation utilisant des engrais et les conditions écologiquement pertinentes dans les écosystèmes récifaux, en présence de consommateurs tels que les poissons de récif.

Une équipe de chercheurs dirigée par le Dr. Andrew Shantz (Florida International University) a réalisé une expérience sous conditions contrôlées à Moorea (Polynésie française) dans laquelle ils ont exposé des coraux Pocilloporidae et des poissons-demoiselles de l’espèce Dascyllus flavicaudus à différents traitements de température, y compris des températures pouvant provoquer le blanchissement (c’est-à-dire >30°C). D. flavicaudus est connu pour se nicher au sein des colonies de Pocilloporidae et les scientifiques étaient donc curieux de mieux comprendre l’influence des rejets d’urine des poissons sur la physiologie et la thermotolérance des coraux.

Leurs résultats – récemment publiés dans la revue internationale Global Change Biology – ont d’abord démontré que les coraux exposés à une température ambiante de l’eau de mer présentaient une plus grande densité de Symbiodinium et une augmentation de leur activité photosynthétique lorsqu’ils étaient en présence de poissons-demoiselles pendant deux semaines. Lors d’une période de stress thermique de 10 jours (+3°C), les coraux exposés à des concentrations élevées de nutriments relargués par les poissons ont maintenu leur taux de croissance et leur concentration en symbiotes et en protéines. Cependant, les coraux privés de poissons-demoiselles ont présenté un métabolisme réduit et des signes de blanchissement lors du stress thermique. Ces résultats indiquent que la présence de poissons-demoiselles atténue l’impact délétère de l’augmentation de la température sur la physiologie des coraux – retardant potentiellement la rupture de la symbiose.

Cette étude vient s’ajouter au nombre croissant de preuves démontrant que les interactions positives et communes entre organismes sont bénéfiques pour le fonctionnement des écosystèmes et pour la persistance des espèces dans le contexte du changement global. Des travaux supplémentaires sont nécessaires afin d’élucider les mécanismes physiologiques définissant ces interactions biotiques entre organismes dans les récifs coralliens et, plus important encore, pour prédire comment ces relations peuvent changer en marge des défis écologiques et sociétaux. Ainsi, ce travail renforce la nécessité et l’urgence d’entreprendre des actions concrètes pour préserver la biodiversité marine.

* Algues endosymbiotiques : il s’agit de la symbiose mutualiste entre deux organismes où chaque partie bénéficie de l’autre, et où l’une d’entre elles vit à l’intérieur de l’autre. Dans ce cas, des microalgues de la famille des Symbiodinaceae vivent à l’intérieur des tissus des polypes, et les deux en profitent de la relation. Plus d’informations dans notre article précédent.

Cited literature:

Burkepile, D. E., Shantz, A. A., Adam, T. C., Munsterman, K. S., Speare, K. E., Ladd, M. C., … & Holbrook, S. J. (2020). Nitrogen identity drives differential impacts of nutrients on coral bleaching and mortality. Ecosystems, 23(4),

798-811.

Ezzat, L., Maguer, J. F., Grover, R., & Ferrier-Pagès, C. (2016). Limited phosphorus availability is the Achilles heel of tropical reef corals in a warming ocean. Scientific Reports, 6(1), 1-11.

Ezzat, L., Maguer, J. F., Grover, R., Rottier, C., Tremblay, P., & Ferrier‐Pagès, C. (2019). Nutrient starvation impairs the trophic plasticity of reef‐building corals under ocean warming. Functional Ecology, 33(4), 643-653.

Grover, R., Maguer, J. F., Reynaud-Vaganay, S., & Ferrier-Pagès, C. (2002). Uptake of ammonium by the scleractinian coral Stylophora pistillata: effect of feeding, light, and ammonium concentrations. Limnology and Oceanography, 47(3), 782-790.

Tremblay, P., Grover, R., Maguer, J. F., Legendre, L., & Ferrier-Pagès, C. (2012). Autotrophic carbon budget in coral tissue: a new 13C-based model of photosynthate translocation. Journal of Experimental Biology, 215(8), 1384-1393.

Vega Thurber, R. L., Burkepile, D. E., Fuchs, C., Shantz, A. A., McMinds, R., & Zaneveld, J. R. (2014). Chronic nutrient enrichment increases prevalence and severity of coral disease and bleaching. Global change biology, 20(2), 544-554.

Wiedenmann, J., D’Angelo, C., Smith, E. G., Hunt, A. N., Legiret, F. E., Postle, A. D., & Achterberg, E. P. (2013). Nutrient enrichment can increase the susceptibility of reef corals to bleaching. Nature Climate Change, 3(2), 160-164.

Shantz, A. A., Ladd, M. C., Ezzat, L., Schmitt, R. J., Holbrook, S. J., Schmeltzer, E., … & Burkepile, D. E. (2023). Positive interactions between corals and damselfish increase coral resistance to temperature stress. Global Change Biology, 29(2), 417-431.