Le méthane, un puissant gaz à effet de serre, s’échappe constamment de la mer vers l’atmosphère, contribuant de manière significative au réchauffement climatique. Ce gaz est principalement produit par des micro-organismes, surtout dans des endroits où il n’y a pas d’oxygène.
Il y a quelques années, des chercheurs ont démontré que certaines bactéries sont capables de produire du méthane de manière aérobie. Ces bactéries produisent du méthane comme sous-produit lors de l’acquisition de phosphore, un nutriment crucial pour la survie et extrêmement rare dans la mer.
Étude dans l’Atlantique tropical
La distribution et l’importance de ces bactéries et de leurs capacités sont encore mal étudiées et comprises. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la microbiologie marine à Brême présentent maintenant une étude dans laquelle ils étudient la production bactérienne de méthane dans l’eau de surface au large de l’île des Caraïbes de la Barbade. Il y a beaucoup d’oxygène et peu de phosphore dans l’eau là-bas.
Les chercheurs montrent que la production de méthane est la plus élevée près de la surface de l’eau. « Mais nous avons également pu détecter du méthane à des profondeurs allant jusqu’à 200 mètres, même si à ces profondeurs il y a en réalité assez de phosphate et que les bactéries n’auraient pas besoin d’utiliser du méthylphosphonate », explique Jana Milucka, auteure principale de l’étude et responsable du groupe de recherche sur les gaz à effet de serre à l’Institut Max Planck à Brême.
Le carbone de l’atmosphère : donner et prendre
En utilisant la source de phosphore autrement indisponible du méthylphosphonate, il est possible pour les bactéries de fixer plus de carbone dans l’eau de surface qu’elles ne le feraient si elles étaient dépendantes du phosphate seul.
« Selon nos calculs, les bactéries peuvent couvrir environ un dixième de leurs besoins en phosphore à partir du méthylphosphonate », ajoute Jan von Arx, auteur principal de l’étude. « Cela leur permet de retirer des quantités significatives de dioxyde de carbone de l’atmosphère dans cette région. Cela souligne clairement l’importance écologique des phosphonates dans le cycle du carbone des régions océaniques pauvres en nutriments. »
Augmentation de la libération de méthane ?
La quantité de méthane libérée dans l’environnement dépend du rapport entre sa production et son oxydation.
« Cependant, nous n’avons toujours pas une vue d’ensemble claire de l’origine du méthane dans l’océan et de la manière dont il disparaît. Nous ne savons pas non plus comment ces soi-disant sources et puits de méthane dans l’océan réagiront au changement climatique en cours », précise Jana Milucka.
Le paradoxe du méthane marin
En 2008, des chercheurs américains ont fait une découverte remarquable : Ils ont montré comment le méthane peut se former en présence d’oxygène – ce que l’on appelle la production aérobie de méthane. Cela peut sembler peu spectaculaire, mais cette étude a permis de résoudre l’un des plus vieux mystères du monde de la biogéochimie du méthane : le « paradoxe du méthane marin ».
Le paradoxe du méthane fait référence à la sursaturation en méthane des eaux de surface riches en oxygène – un endroit où la production de méthane ne devrait pas se produire car l’oxygène est traditionnellement nocif pour les micro-organismes producteurs de méthane (archées). Le processus nouvellement découvert de production de méthane dans les eaux oxiques est réalisé par des bactéries qui utilisent une voie enzymatique insensible à l’oxygène.
Contrairement aux archées productrices de méthane classiques, les bactéries ne produisent pas de méthane pour tirer de l’énergie de ce processus. Dans leur cas, le méthane est un sous-produit d’une réaction qui sert principalement à obtenir du phosphore.
Les formes inorganiques de phosphore (comme le phosphate) n’étant disponibles qu’en faibles quantités, de nombreuses bactéries marines sont obligées de recourir au phosphore organique (comme les esters de phosphate et les phosphonates). Il a été démontré que ce dernier groupe de composés, plus précisément le méthylphosphonate (MPn), sert de précurseur à la production aérobie de méthane dans la mer.
En synthèse
Il est probable que la production aérobie de méthane augmentera à l’avenir, car le phosphate deviendra encore plus rare en raison du réchauffement de l’océan et de la stratification plus forte de la colonne d’eau qui en résulte. C’est problématique car ce processus se déroule dans les eaux de surface et donc le méthane produit de cette manière peut immédiatement s’échapper dans l’atmosphère.
Pour pouvoir prédire les changements futurs dans la libération de gaz à effet de serre, il est nécessaire de poursuivre la recherche sur les processus impliqués et les facteurs déterminants.
« Si nous comprenons comment fonctionne un processus, nous avons une meilleure chance de prédire et/ou de contrer ses effets négatifs », conclut von Arx.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que le méthane et comment est-il produit ?
Le méthane est un puissant gaz à effet de serre qui s’échappe constamment de la mer vers l’atmosphère, contribuant de manière significative au réchauffement climatique. Il est principalement produit par des micro-organismes, surtout dans des endroits où il n’y a pas d’oxygène.
2. Comment les bactéries produisent-elles du méthane ?
Certaines bactéries sont capables de produire du méthane de manière aérobie. Ces bactéries produisent du méthane comme sous-produit lors de l’acquisition de phosphore, un nutriment crucial pour la survie et extrêmement rare dans la mer.
3. Où cette production de méthane a-t-elle été étudiée ?
Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la microbiologie marine à Brême ont étudié la production bactérienne de méthane dans l’eau de surface au large de l’île des Caraïbes de la Barbade.
4. Quel est le rôle du méthane dans le cycle du carbone ?
En utilisant la source de phosphore autrement indisponible du méthylphosphonate, il est possible pour les bactéries de fixer plus de carbone dans l’eau de surface qu’elles ne le feraient si elles étaient dépendantes du phosphate seul.
5. Comment le changement climatique pourrait-il affecter la libération de méthane ?
Il est probable que la production aérobie de méthane augmentera à l’avenir, car le phosphate deviendra encore plus rare en raison du réchauffement de l’océan et de la stratification plus forte de la colonne d’eau qui en résulte.
Principaux enseignements
| Enseignements |
|---|
| Le méthane est un puissant gaz à effet de serre produit principalement par des micro-organismes. |
| Certaines bactéries produisent du méthane de manière aérobie lors de l’acquisition de phosphore. |
| La production de méthane a été étudiée dans l’eau de surface au large de la Barbade. |
| Les bactéries peuvent fixer plus de carbone dans l’eau de surface en utilisant le méthylphosphonate. |
| La production aérobie de méthane pourrait augmenter à l’avenir en raison du réchauffement de l’océan. |
Références
Légende illustration principale : Des gaz sont constamment échangés entre l’océan et l’atmosphère. L’étude présentée ici montre comment de minuscules organismes marins contribuent de manière significative à la libération du méthane, un gaz à effet de serre, dans l’Atlantique tropical. Jan von Arx/Institut Max Planck de microbiologie marine
Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen. (2023). Methane as a waste product of phosphorus capture.
Jan N. von Arx, Abiel T. Kidane, Miriam Philippi, Wiebke Mohr, Gaute Lavik, Sina Schorn, Marcel M. M. Kuypers, Jana Milucka (2023): Methylphosphonate-driven methane formation and its link to primary production in the oligotrophic North Atlantic. Nature Communications, October 16 2023.
Article : « Methylphosphonate-driven methane formation and its link to primary production in the oligotrophic North Atlantic. » – DOI: 10.1038/s41467-023-42304-4
