Des chercheurs de l’ETH Zurich ont découvert que l’environnement chimique entourant les cellules de phytoplancton est bien plus complexe qu’on ne le pensait. Ces microalgues, qui réalisent près de la moitié de la photosynthèse mondiale et constituent la base de nombreux réseaux alimentaires marins, libèrent dans l’eau une multitude de substances organiques utilisées par les bactéries.
Jusqu’à présent, les scientifiques supposaient que ces molécules se dispersaient toutes selon un simple mécanisme de diffusion. À l’aide de la microspectroscopie Raman, l’équipe dirigée par le professeur Roman Stocker a toutefois mesuré la concentration de fucoxanthine autour de cellules vivantes. Les résultats montrent que les substances forment plusieurs couches sphériques successives autour des microalgues, à la manière des pelures d’un oignon. Leur taille et leur répartition varient selon leurs propriétés chimiques.
Les molécules solubles dans l’eau, comme les sucres et les acides aminés, se diffusent progressivement. À l’inverse, les substances hydrophobes telles que la fucoxanthine restent fortement concentrées près de la cellule avant de diminuer brutalement à environ dix micromètres de sa surface. Une fine enveloppe de matière visqueuse faciliterait leur dispersion tout en les retenant à proximité du phytoplancton.
Cette organisation produit des signaux chimiques plus intenses, permettant aux bactéries de repérer plus facilement les microalgues et d’échanger avec elles des composés riches en carbone. La découverte renouvelle ainsi la compréhension de la «phycosphère», considérée comme un lieu majeur d’échanges de carbone dans les océans. Elle pourrait également améliorer les modèles décrivant les interactions entre phytoplancton, bactéries et cycle mondial du carbone.