Le comportement des bactéries influence la formation des nuages

La météorologie sait en fait depuis près de 50 ans que le battement d'ailes emblématique d'un papillon peut déclencher un cyclone dans un lieu totalement différent. En 1972, le théoricien du chaos Edward Norton Lorenz a inventé le terme d'effet papillon pour comprendre que des changements minimes dans les conditions initiales peuvent avoir un impact à long terme sur l'évolution des systèmes dynamiques.

Les océans sont les poumons de la Terre

Mais aujourd'hui, les résultats du groupe de recherche de Roman Stocker, de l'Institut des sciences et ingénierie de l'environnement de l'ETH Zurich, suggèrent que les météorologues devront à l'avenir faire attention non seulement aux papillons, mais aussi et surtout aux bactéries vivant dans les océans. "Nous avons montré dans quelles circonstances ces bactéries libèrent un gaz qui joue un r?le central dans la formation des nuages", explique Stocker.

Dans leurs travaux qui viennent d'être publiés dans la revue spécialisée page externeNature Communications travaux publiés, les chercheurs se sont penchés sur les microorganismes qui se nourrissent des produits métaboliques du phytoplancton marin. Ce terme regroupe une multitude d'algues microscopiques. Leur activité photosynthétique dépasse celle de toutes les plantes. Les véritables poumons de la Terre ne sont donc pas les forêts, mais les océans, où est produite environ la moitié de l'oxygène présent dans l'atmosphère terrestre. Le phytoplancton produit également chaque année plus d'un milliard de tonnes de la substance appelée diméthylsulfoniopropionate ou DMSP.

Odeur de la mer

"Avec le DMSP, les bactéries marines couvrent 95% de leurs besoins en soufre et 15% de leurs besoins en carbone", explique Cherry Gao, première auteure de l'étude et doctorante dans le groupe de Stocker. Pour convertir le DMSP en biomasse, les bactéries disposent de deux voies métaboliques différentes : lorsqu'elles le déméthylent, elles utilisent à la fois le soufre et le carbone. Mais si elles le scindent en plusieurs petites molécules, elles n'utilisent que le carbone - et le soufre s'échappe dans l'atmosphère sous forme de sulfure de diméthyle (DMS). "Le DMS est responsable de l'odeur typique de la mer", explique Stocker. En outre, le DMS joue un r?le décisif dans la formation des nuages en tant que noyau de condensation de la vapeur d'eau.

Jusqu'à présent, on ne savait pas quand les bactéries avaient besoin de quelle voie métabolique. Les chercheurs de l'équipe de Stocker ont découvert une bactérie marine de l'espèce Ruegeria pomeroyi génétiquement modifiée, de sorte qu'elle brillait de différentes couleurs selon la manière dont elle transformait biochimiquement le DMSP. Les chercheurs ont ainsi démontré qu'à de faibles concentrations de DMSP, les bactéries misent surtout sur la déméthylation - et qu'en revanche, à des concentrations élevées de quelques micromoles par litre, c'est le clivage qui prévaut.

Regarder de plus près

La concentration moyenne de DMSP dans l'eau de mer n'est que de quelques nanomoles par litre. Dans ces conditions, la voie métabolique de la dissociation a une importance négligeable, les bactéries utilisent le soufre pour leur croissance et la formation de nuages n'a pas lieu. "Mais la valeur moyenne - la concentration de DMSP dans un grand seau, qui était jusqu'à présent simplement plongé dans la mer pour les mesures classiques - ne raconte que la moitié de la vérité", explique Stocker. "L'autre moitié de la vérité ne se révèle qu'en y regardant de plus près".

En effet, là où le phytoplancton fleurit, les concentrations de DMSP peuvent être mille fois plus élevées. Apparemment, les bactéries marines sont adaptées à cette répartition inégale du DMSP dans l'eau de mer. Lorsqu'elles poussent juste à c?té des algues microscopiques, elles commencent à décomposer le DMSP. "Le nombre de nuages qui se forment ou non dépend donc finalement aussi de l'interaction microbienne entre les algues et les bactéries dans la mer", conclut Stocker.