Le changement climatique actuel représente une menace majeure pour la biodiversité marine, perturbant le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes à travers le monde. Dans la mer Baltique, même les plus petits habitants – le phytoplancton à la base de la chaîne alimentaire – montrent déjà des signes de stress, avec une modification de la composition des espèces et une altération de leur abondance. Afin de comprendre comment ces organismes vitaux pourraient réagir aux changements environnementaux futurs, les scientifiques de l’Institut Leibniz pour la recherche sur la mer Baltique à Warnemünde (IOW) ont lancé le projet Phytoark. En redonnant vie à des algues vieilles de 7 000 ans provenant des sédiments de la mer Baltique, les chercheurs mettent au jour des modèles de biodiversité et d’adaptation, offrant ainsi de nouvelles perspectives sur l’avenir des écosystèmes marins dans le contexte du changement climatique mondial.
Alexandra Dubsky
3 novembre 2025
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Dans le cadre d’une étude présentant un intérêt majeur pour le climat, les experts de l’IOW ont réussi à réactiver des cellules de phytoplancton qui étaient restées en dormance pendant près de 7000 ans sous le fond marin. Ces algues, enfouies sous des couches de sédiments dépourvus d’oxygène dans la mer Baltique, sont restées viables pendant des millénaires et ont été ramenées à la vie dans le cadre du projet Phytoark. Cette initiative permet de mieux comprendre le processus complexe de la réponse des écosystèmes marins aux changements climatiques passés, fournissant ainsi des indices cohérents sur la manière dont ils pourraient réagir aux défis futurs.
À partir de carottes sédimentaires extraites de la fosse orientale de Gotland, les chercheurs ont isolé des cellules viables de la diatomée « Skeletonema marinoi », une espèce clé de la floraison printanière en mer Baltique. Fait remarquable, ces souches anciennes ont poussé, se sont divisées et ont photosynthétisé à des rythmes presque identiques à ceux de leurs descendantes modernes.
Ce succès en matière d’« écologie de la résurrection », pratique consistant à faire revivre des organismes dormants à partir de moments précis de l’histoire géologique, offre une occasion rare de comparer directement les populations anciennes et modernes. « Ces dépôts sont comme une capsule temporelle contenant des informations précieuses sur les écosystèmes passés et les communautés biologiques qui les habitaient, l’évolution de leur population et leurs changements génétiques », a déclaré Sarah Bolius, chercheuse principale.
Ce qui rend ces travaux particulièrement intéressants pour la recherche climatique, c’est leur capacité à révéler les réponses évolutives à long terme aux modifications environnementales. En comparant les souches anciennes réactivées avec le phytoplancton actuel, l’équipe a découvert des signatures génétiques distinctives qui ont évolué au fil des millénaires, indiquant une adaptation aux changements de salinité, de température et de conditions nutritives.
« Je trouve les différences au sein d’une même espèce extrêmement passionnantes », explique Mme Bolius, « en particulier la manière dont les propriétés fonctionnelles, appelées traits, peuvent s’exprimer de manière différente ». Dans le cadre de ce projet, elle étudie deux espèces de phytoplancton de la mer Baltique en se concentrant sur les traits liés au climat. « Pour décrire comment ces traits se sont adaptés, nous ne nous contentons pas d’étudier les souches modernes. Nous réactivons et examinons également d’anciennes souches issues de stades de repos dormants conservés dans les sédiments », ajoute-t-elle.
Cette intégration de la paléoécologie et de la biotechnologie moderne permet aux chercheurs de retracer l’adaptation au fil du temps, ce qui donne un aperçu de la manière dont le phytoplancton pourrait réagir à l’accélération du changement climatique actuel et futur. « Ces organismes réactivés peuvent être comparés à des organismes récents, explique Mme Bolius, ce qui permet d’étudier la manière dont les espèces réagissent aux conditions environnementales changeantes. Ces connaissances peuvent nous aider à prédire comment le phytoplancton s’adaptera aux changements futurs. »
Ces conclusions sont corroborées par des modèles avancés d’écosystèmes marins développés dans le cadre du projet. Contrairement aux modèles traditionnels qui se concentrent sur les réponses biologiques à court terme, les nouveaux modèles intègrent des processus évolutifs sur plusieurs siècles et millénaires. Cela permet aux scientifiques de simuler comment la structure des communautés, la dynamique des populations et l’évolution des traits modifient les fonctions essentielles des écosystèmes, telles que la production primaire et le cycle des nutriments.
Ces modèles fournissent des clés supplémentaires pour explorer comment les scénarios climatiques futurs pourraient remodeler la communauté phytoplanctonique de la Baltique. Ils permettent notamment de suivre comment l’adaptation de certains traits, tels que l’efficacité de l’absorption des nutriments ou la capacité photosynthétique, pourrait influencer l’équilibre écologique au sens large.
Ces résultats marquent une avancée significative dans la capacité à étudier les processus éco-évolutifs à long terme du phytoplancton marin. En intégrant des données paléoécologiques à des analyses génétiques et physiologiques modernes, les chercheurs de Phytoark visent à fournir un cadre innovant pour prédire les réponses fonctionnelles et adaptatives des communautés de phytoplancton aux changements climatiques actuels et futurs dans la mer Baltique, ce qui pourrait à terme apporter des réponses à la biologie marine dans le monde entier.
