Plongée dans les abysses

Quel est le point commun entre un ver géant, une crevette à grosse tête et un banc de moules ? Tous ces animaux vivent dans les océans à plusieurs kilomètres de profondeur... dans cette zone que l'on appelle les abysses. Leur habitat se situe à proximité des dorsales océaniques, lieu de création de la croûte terrestre. « L’homme a longtemps pensé qu’il n’y avait pas de vie en dessous de 500 m. En effet, dans les profondeurs la pression¹ est écrasante, la température varie entre 0 et 4 °C et l’obscurité totale empêche la photosynthèse et donc la production de nourriture », explique Jozée Sarrazin, chercheuse en écologie benthique² au LEP³ à l’Ifremer de Brest.

Sources hydrothermales

Au départ, seules les plaines abyssales étaient connues. Couvrant 80 % des grands fonds, elles abritent des espèces peu abondantes qui se nourrissent de déchets organiques constitués de carcasses d’animaux ou de particules provenant de la surface.
La vision des grands fonds a changé lors de la découverte des sources hydrothermales en 1977. Non loin des îles Galápagos à 2 500 m de profondeur, les scientifiques à bord du sous-marin Alvin ont découvert au niveau de la dorsale est-pacifique une incroyable oasis de vie. « L’activité magmatique et tectonique est importante et fragilise le plancher océanique. L’eau froide s’infiltre au niveau des fissures et se réchauffe à proximité des chambres magmatiques. Enrichie en certains composés chimiques, elle ressurgit à la surface en formant des sortes de geysers : les cheminées hydrothermales. » Cette eau, de 300 à 400 °C, est acide, anoxique⁴, riche en fer, en manganèse, en sulfure et en méthane... et elle est parfois radioactive.

Habitat inhospitalier, les abysses abritent pourtant la vie. « Les animaux qui y vivent sont adaptés aux fortes pressions grâce à une membrane plus fluide que la nôtre, explique François Lallier, professeur de biologie à Sorbonne Université affecté à la Station biologique de Roscoff. Autour des cheminées, les animaux sont répartis selon leur capacité à supporter les conditions environnementales. Les espèces les plus abondantes vivent en symbiose avec des micro-organismes présents à l’intérieur ou à l’extérieur de leur corps. » En effet, bactéries et archées⁵ alimentent leur hôte grâce aux composés chimiques présents dans les fluides chauds.

« Exactement comme une plante utilise l’énergie solaire pour la photosynthèse, elles utilisent grâce à la chimiosynthèse l’énergie chimique pour produire les nutriments essentiels à la faune hydrothermale : protéines, sucres et acides gras », précise Jozée Sarrazin.
Sur la dorsale médio-atlantique au sud des Açores, des essaims importants⁶ de crevettes à grosse tête vivent sur les flancs des cheminées dans des eaux d’environ 20 °C. « Des bactéries présentes sous leur carapace ou dans leur tube digestif utilisent ainsi l’énergie chimique des fluides chauds pour les nourrir. » De 800 à 4 000 m de profondeur, des moules vivent aussi à proximité de ces cheminées et consomment la matière organique synthétisée par des bactéries logées dans les cellules de leurs branchies. De même, dans le Pacifique Est, le ver tubicole géant s’alimente grâce aux bactéries présentes dans son corps. « D'autres habitants des abysses, comme des poissons, des poulpes ou des crabes, se nourrissent de ces animaux présents autour des cheminées. C'est tout un écosystème ! », déclare François Lallier.

Lacs et récifs

En 1983, la recherche de gisements de pétrole dans le Golfe du Mexique a permis la découverte de lacs sous-marins. « La dégradation de la matière organique dans les sédiments libère des fluides riches en hydrocarbures, expose Jozée Sarrazin. Ils s'accumulent parfois dans les creux du sol océanique formant un lac. Sur ses rives vivent des moules, des crabes blancs, des crevettes et des poissons. » De nouveau, « c’est la présence de micro-organismes capables de réaliser la chimiosynthèse qui alimente ces animaux, ajoute le chercheur. Ces symbioses s’apparentent à celles observées près des dorsales. » Et puis, par endroits, de forts courants concentrent une nourriture généralement rare dans les abysses. Souvent, des récifs coralliens d’eau froide y sont présents et servent de refuge et de nourriture à une grande diversité d’espèces.
Malgré quatre décennies de recherche scientifique, moins de 5 % des abysses sont connus. En cause ? La pression, la difficulté d’accès et le coût. « Un sous-marin habité, un engin autonome ou un robot téléguidé sont nécessaires pour observer et réaliser des prélèvements, révèle Jozée Sarrazin. Dans l’idéal, il faudrait que des engins autonomes parcourent en continu les fonds marins pour caractériser la topographie et photographier les milieux. »

Grande diversité d'espèces

Onze champs hydrothermaux sont répertoriés le long de la dorsale médio-atlantique et étudiés grâce à des plongées en submersibles. Ces zones possèdent des caractéristiques biologiques, géologiques et physico-chimiques différentes. L’observatoire sous-marin EMSO-Açores permet une étude plus poussée de l’un d’entre eux. « Nous essayons d’estimer la grande diversité d’espèces par l’identification de séquences d’ADN prélevées dans des échantillons d’eau ou de sédiments. »

La dynamique temporelle des communautés animales reste mystérieuse. Des éruptions sous-marines soudaines peuvent détruire les populations en place. « Étonnamment, la colonisation par de nouveaux micro-organismes d’abord, puis par la macrofaune, est assez rapide. On pense qu’il existe localement des zones de concentration de larves capables de détecter la présence de nourriture ou de repérer la présence d’un habitat favorable. » Mieux comprendre la dynamique de cette biodiversité permettra de mieux la protéger, notamment face à une future exploitation des ressources minérales présentes dans les abysses. « Nous pensons que pour une partie des espèces et sur une certaine distance, les sites sont connectés, complète François Lallier. Un site exploité et dégradé pourrait être recolonisé, mais pas à l’identique et uniquement si d’autres sites alentours sont préservés. »
Pourtant dans l’Atlantique, des prélèvements de faune sur quelques centimètres carrés montrent une très lente recolonisation du milieu… De quoi alerter sur les conséquences d’une exploitation industrielle à grande échelle.