Zooxanthelle

La zooxanthelle (algue du genre Symbiodinium) est une algue unicellulaire, pouvant vivre en symbiose avec le corail, mais également avec les bénitiers, ainsi qu'avec de nombreuses espèces de méduses scyphozoaires, comme le genre Cassiopea ou Cotylorhiza par exemple, et chez d'autres animaux marins (Hydrozoaires, Limaces de mer, radiolaires, ciliées, porifères, actinies... ). Dans les couches superficielles des mers chaudes, dépourvues de la base de la chaîne alimentaire marine qu'est le plancton, les zooxanthelles se développent en absorbant le dioxyde de carbone libéré par les coraux (ou un autre animal hôte) et fournissent en retour divers nutriments à leur hôte.

Chez les coraux durs batisseurs de récif (Scléractiniaires ou Madréporaires) et chez certains Actiniaires, Corallimorphaires, Zoanthaires et Octocoralliaires (Alcyonacea et Gorgonacea) l'endoderme des polypes renferment, sans exception, des algues unicellulaires.

Introduction

Ces algues sont des Dinoflagellés brun doré du genre Symbiodinium. Elles sont le plus souvent brunes, la couleur la plus adaptée à l'absorption de la lumière bleue. Les zooxanthelles, qui vivent en symbiose avec le corail (ainsi qu'avec d'autres invertébrés), jouent un rôle particulièrement important dans le métabolisme de l'animal. Cette association entre l'algue et le corail forme une vraie symbiose car l'association profite aux deux partenaires. Ainsi les métabolismes de l'hôte (le corail) et du symbiote (l'algue) interfèrent fortement.

Chez le corail, les zooxanthelles sont situées dans l'endoderme et sont intracellulaires. Elles sont déjà présentes dans l'œuf juste après la fécondation, dans l'ectoderme de la planula qu'elles quittent pour gagner l'endoderme quand la larve s'est fixée. Elles se multiplient par scissiparité chez l'adulte et sont présentes dans l'ensemble des couches cellulaires endodermiques mais plus abondantes dans le disque oral, les tentacules et le cœnosarque (zones plus exposées à la lumière). Cette biomasse végétale stockée par les polypes fluctue selon les espèces et peut atteindre 45 à 60% de la biomasse en protéines du corail. La densité des zooxanthelles et leur répartition dans les tissus dépendent de la physiologie du polype, des conditions d'éclairement. La lumière semble être le facteur écologique principal. Un manque de lumière entraîne une plus forte dispersion des zooxanthelles et une diminution de leur nombre. À l'inverse trop de lumière peut conduire à une abondance de zooxanthelles et une régression des polypes. Quand les conditions sont mauvaises, les zooxanthelles dégénèrent et sont rejetées : les coraux blanchissent. Cette situation est cependant réversible si les conditions redeviennent favorables.

Les pigments

Comme l'ensemble des végétaux photosynthétiques, les zooxanthelles contiennent des pigments comme les chlorophylles a et c, des caroténoïdes. Ces pigments sont les molécules responsables de la photosynthèse.

Le fait d'avoir plusieurs pigments différents permet aux zooxanthelles de s'adapter aux différentes conditions d'éclairement en termes de qualité et de quantité et ce quelle que soit la profondeur. Cette fameuse photosynthèse qui peut être résumée simplement à la fabrication de composés carbonés complexes à partir d'eau et de gaz carbonique sous l'action énergétique de la lumière n'est pas sans influence sur le métabolisme de l'hôte qui héberge les algues. Ainsi les échanges respiratoires, le métabolisme général mais aussi le processus de calcification sont étroitement liés au métabolisme des zooxanthelles.

Les coraux synthétisent aussi des substances toxiques. On suppose que ces substances les protegent des prédateurs, ou alors des infections bactériennes. Parmi ces substances on trouve des quinoneimines, vivement colorées, comme l'ascididemine, la calliactine, la kuanoniamine, aujourd'hui objet de tests preclinique comme anti cancéreux. On pense que les zooxanthelles participent partiellement ou alors complètement à la synthése de ces substances.

Les échanges respiratoires

Un des sous produit de la photosynthèse est l'oxygène gazeux et ce dernier peut diffuser de l'algue vers le cytoplasme des cellules du polype constituant ainsi un apport non négligeable pour la respiration du polype.

Le jour le polype absorbe de l'oxygène de l'eau de mer et reçoit en plus celui produit par les zooxanthelles tandis que la nuit seul l'oxygène provenant de l'eau de mer est parfois utilisé puisque la photosynthèse est stoppée. Ceci implique une diffusion des gaz à travers la membrane des zooxanthelles.

Globalement, il résulte au cours de la journée un bilan respiratoire positif c'est-à-dire que la production d'oxygène de l'association corail-zooxanthelle est supèrieure à la consommation. Généralement la consommation d'oxygène est forte mais fluctue d'une espèce à l'autre. A titre d'exemple, les Acropora sont de gros consommateurs ce qui explique leur faible résistance à une élévation de température faisant chuter la concentration d'oxygène dissout.

Rôles métaboliques

Les zooxanthelles pratiquent la photosynthèse et les zooxanthelles des coraux semblent avoir un rendement photosynthétique aussi bon que les dinoflagellés libres. En plus de la production d'oxygène gazeux les zooxanthelles produisent d'autres molècules qui vont être profitables aux polypes : glycérol, glucose, acides aminés, peptides etc.

Ces molècules, pour être utilisées par les polypes, doivent impérativement traverser la membrane de l'algue pour se retrouver dans le cytoplasme des cellules du polype. Le transfert est favorisé par les enzymes digestives sécrétées par le corail, qui rendent les parois cellulaires algues perméables aux métabolites. les composés produits par les zooxanthelles sont beaucoup utilisés par le polype pour son propre métabolismes des glucides, protides et lipides. Finalement les algues symbiotiques peuvent être reconnues comme le réservoir de carbone organique du corail.

Apport du corail au métabolisme des zooxanthelles

Les déchets azotés et phosphorés du corail sont utilisés en partie par l'algue. On pensait dans un premier temps que le gaz carbonique produit par la respiration du polype était absorbé par l'algue pour la photosynthèse mais en fait il semblerait plutôt que la source de CO2 utilisée par l'algue provienne des bicarbonates de l'eau de mer. Plusieurs travaux ont clairement montré que les phosphates (composés phosphorés) sont utilisés par les zooxanthelles pour leur métabolisme protidique. De même chez certaines espèces de coraux l'ammoniaque (composé azoté) est excrétée à un taux dix fois moindre à la lumière qu'à l'obscurité indiquant que la photosynthèse des zooxanthelles utilise l'ammoniaque. Les nitrites, nitrates et acides aminés peuvent aussi être utilisés dans une moindre mesure.

Liens externes

• Référence Tree of Life Web Project : Symbiodinium (en)
• Référence Catalogue of Life : Symbiodinium (en)
• Référence AlgæBase : genre Symbiodinium Freudenthal, 1962 (en)
• Référence AlgæBase : genre Symbiodinum (en)
• Référence ITIS : Symbiodinium Freudenthal, 1962 (fr) (+version (en) )
• Référence NCBI : Symbiodinium (en)
• TechRécif - Les Technique du récifal pour tous

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