Le picoplancton photosynthétique désigne de minuscules unicellulaires (cyanobactéries ou eucaryotes), de taille inférieure à 5 micromètres, vivant dans les couches supérieures de l’océan. Les premières espèces picoplanctoniques ont été identifiées dans les années 1950. L’étude en est rendue délicate par la taille microscopique des individus concernés. Une nouvelle étude montre que ce picoplancton joue un rôle important, et jusqu’alors méconnu, dans le transfert du carbone atmosphérique vers les fonds sous-marins.

La vision traditionnelle du picoplancton était que celui-ci joue un rôle mineur dans la chaîne alimentaire océanique, et un rôle nul ou quasi-nul dans le cycle du carbone. Ce dernier fait intervenir à titre principal le phytoplancton, au premier chef les diatomées. Le récent travail de Tammi L. Richardson et George A. Jackson remet en question cette idée reçue.

Ces deux chercheurs ont analysé la production totale de carbone organique dans plusieurs points de l’Océan Pacifique et de l’Océan Indien (mer d’Oman). Selon les zones et les périodes d’observation, le picoplancton a contribué de manière importante (24 à 99 %) au flux total de carbone exporté de la surface vers les profondeurs. Cette fixation du carbone se fait soit par voie indirecte (dans la chaîne alimentaire du plancton, puis des poissons) soit par voie directe (agrégation en particules détritiques qui s’enfoncent lentement vers les fonds marins, le carbone organique particulaire rejoignant ainsi le stock de carbone inorganique dissous).

Ce tableau graphique du commentaire de Richard T. Barber montre les différentes voies concernées, la vision traditionnelle étant limitée à la « boucle microbienne » (voies 1, 2 et 6 en gris sur la gauche), les travaux de Richardson et Jackson mettant en lumière l’importance des autres destinations du picoplancton (voies 3, 4 et 5).

Les travaux de Richardson et Jackson intéressent bien sûr les biologistes marins et spécialistes de la chaîne trophique océanique. Mais ils ne sont pas sans conséquence sur les modèles du cycle du carbone. Rappelons que l’océan représente le premier réservoir de carbone (40.000 Gt contre 780 Gt dans l’atmosphère), et absorbe environ 2 Gt chaque année, sur les 7 Gt émises par les activités humaines. Le carbone atmosphérique est transféré dans l’océan par la pompe chimique (dissolution du CO2 en surface), la pompe physique (transfert des eaux de surface vers les profondeurs par la circulation océanique) et la pompe biologique (plancton végétal). Cette dernière est ici concernée.

Non nombre de modèles du cycle du carbone prévoient un ralentissement progressif de la pompe biologique : le phytoplancton, particulièrement les espèces de grande taille, serait victime de la stratification des océans, le moindre brassage des couches entraînant une moindre remontée des eaux froides et riches en éléments nutritifs. Or, le picoplancton prospère tout particulièrement dans les eaux chaudes et stratifiées, pauvres en nutriments nécessaires à la croissance du phytoplancton. Si les travaux de Richardson et Jackson sont confirmés, et si le picoplancton joue bien un rôle significatif dans la vaste pompe biologique des océans, les modèles devront désormais intégrer cette variable dans leurs calculs.

Références
Barber R.T. (2007), Picoplankton do some heavy lifting, Science, 315, 777-778.
Richardson T.L., G.A. Jackson (2007), Small phytoplakton and carbon export from the surface ocean, Science, 315, 838-840.

Illustration : la cyanobactérie Synechococcus sp., observée en microscopie par Wenche Eikrem et Jahn Throndsen, Université d’Oslo (WikiCommons).