Des scientifiques découvrent le secret de l’oursin pour survivre aux vagues de chaleur marines

Heliocidaris juvénile au microscope. La capacité des parents d’oursins à transmettre les avantages à leur progéniture après une exposition aux vagues de chaleur est essentielle pour aider à préparer et à protéger la prochaine génération. Crédit : Dr Maria Byrne

Les températures mondiales des océans augmentent en raison du changement climatique, exposant les écosystèmes à des températures extrêmes appelées vagues de chaleur marines (MHW), qui peuvent augmenter la température des eaux marines de 5 degrés Celsius de plus que la normale en été. Les MHW peuvent durer plusieurs mois et avoir des effets dévastateurs sur les organismes marins.

Le Dr Bayden D. Russell du Swire Institute of Marine Science (SWIMS) et de la School of Biological Sciences (SBS) de l’Université de Hong Kong (HKU), avec son groupe de recherche, en collaboration avec le Dr Maria Byrne, de le Sydney Institute of Marine Science, The University of Sydney (USyd), a évalué expérimentalement si les oursins adultes (Heliocidaris erythrogramma) exposés aux vagues de chaleur marines pouvaient transmettre des mécanismes de protection bénéfiques à leur progéniture, assurant ainsi la survie de la prochaine génération. Les résultats ont indiqué que les oursins adultes pourraient transmettre cette résistance aux vagues de chaleur à la génération suivante. Cependant, l’étude a également identifié que ces effets de report peuvent ne pas rester efficaces tout au long du développement et de la croissance des oursins juvéniles. Les conclusions ont été publiées dans Biologie du changement global.

Les oursins ont une valeur à la fois économique et écologique. Ils maintiennent la structure et la fonction des écosystèmes marins benthiques en mangeant des algues qui autrement prendraient le contrôle de ces systèmes en l’absence d’oursins, rendant l’écosystème plus simple et moins riche en biodiversité. Ce rôle est particulièrement important dans les écosystèmes stressés par les activités humaines comme la pollution par les nutriments ou les vagues de chaleur marines, qui profitent aux algues à croissance rapide qui remplacent les habitats critiques comme les récifs coralliens ou les grandes forêts d’algues (par exemple, les forêts de varech). Par conséquent, la survie continue des oursins sous le réchauffement climatique est essentielle au fonctionnement continu de nombreux écosystèmes marins.

Cette recherche actuelle a identifié que la capacité des oursins à survivre à des conditions extrêmes grâce à l’adaptation physiologique et à transmettre cette résistance à la génération suivante dépend fondamentalement de leurs limites de tolérance à la chaleur. Lorsqu’elles sont exposées à un stress thermique, certaines espèces d’oursins ont la capacité de transmettre des mécanismes de protection à leur progéniture comme moyen de défense si la progéniture devait faire face au même type de stress que ses parents. Cependant, la question de savoir si ces «effets de report» restent efficaces tout au long du développement et de la croissance des oursins juvéniles et leur permettent donc de survivre jusqu’à l’âge adulte peut varier considérablement. Fait important, la recherche a identifié que les différentes étapes de la vie peuvent avoir des capacités très différentes pour faire face au stress thermique ; ainsi, les réponses observées chez les descendants peuvent être différentes de celles observées chez leurs parents.

Population d’Heliocidaris à Sydney, Australie. Les oursins jouent un rôle clé dans le maintien de la fonction des écosystèmes, mais le sort des populations futures est menacé en raison de l’augmentation de la fréquence des vagues de chaleur marines. Crédit : Dr Maria Byrne

La recherche a exposé les oursins adultes à différentes intensités de vagues de chaleur marines, puis a engendré les adultes dans ces conditions. La progéniture a ensuite été élevée dans une gamme de températures et son développement a été suivi pour évaluer les effets de transfert des parents à leur progéniture. Étonnamment, les parents conditionnés par les vagues de chaleur ont produit une progéniture à croissance plus rapide, plus grande et plus tolérante à la chaleur. Cependant, si les vagues de chaleur se poursuivaient, la mortalité des descendants était élevée.

“Si un MHW se produit à n’importe quel moment pendant la période de frai des oursins, ces effets de report pourraient entraîner une augmentation de la survie des juvéniles sous des températures normalement stressantes. Mais, si la vague de chaleur se poursuit tout au long du développement larvaire, ces courts- les réponses physiologiques à long terme peuvent entraîner une mortalité plus élevée et finalement réduire la survie de la prochaine génération », a déclaré le Dr Jay Minuti, auteur principal de l’étude et chercheur postdoctoral à HKU SWIMS & SBS. Par conséquent, à mesure que ces types d’événements extrêmes deviennent plus fréquents et intenses sous l’effet du changement climatique, les effets bénéfiques du conditionnement parental sur les MHW ne protégeront que le stade juvénile plus sensible et amélioreront la survie si les conditions océaniques reviennent rapidement à des températures normales.

“Ces découvertes sont essentielles pour notre compréhension de ce à quoi pourraient ressembler certains écosystèmes marins sous l’effet du changement climatique”, a déclaré le Dr Bayden Russell. “Les oursins jouent un rôle clé dans le maintien de la fonction des écosystèmes, donc si les parents peuvent aider leur progéniture à survivre aux températures extrêmes des vagues de chaleur marines, cela peut aider le fonctionnement global de l’écosystème. Malheureusement, il est clair que la seule façon d’arrêter les vagues de chaleur de s’aggraver est de réduire les effets du changement climatique en réduisant les émissions de carbone. Si nous ne le faisons pas, il devient clair que les vagues de chaleur vont dévaster les écosystèmes marins qui sont importants pour la société humaine.

“L’espèce d’oursin que nous avons utilisée, Heliocidaris erythrogramma, est originaire d’Australie et est écologiquement importante dans les zones côtières”, a déclaré le professeur Maria Byrne de l’USyd, qui utilise Heliocidaris comme espèce modèle pour étudier les impacts du changement climatique. “Son développement rapide est la clé de son succès dans la nature, mais offre également des opportunités de recherche transgénérationnelle pour comprendre comment les espèces marines pourraient s’adapter au changement climatique.”

De nombreuses espèces d’oursins Heliocidaris étant écologiquement et économiquement importantes dans le monde (y compris Hong Kong), cette recherche fournit un premier aperçu clé de la manière dont la prochaine génération pourrait être protégée par leurs parents des effets négatifs des températures extrêmes causées par le changement climatique.


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Plus d’information:
Jay J. Minuti et al, Live‐fast‐die‐young: Carryover effects of heatwave‐exposed adult urchins on the development of the next generation, Biologie du changement global (2022). DOI : 10.1111/gcb.16339

Fourni par l’Université de Hong Kong

Citation: Des scientifiques découvrent le secret de l’oursin pour survivre aux vagues de chaleur marines (4 août 2022) récupéré le 4 août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-scientists-uncover-sea-urchin-secret.html

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