« Nous avons besoin de scientifiques qui soient aussi de bons ingénieurs »
Les diatomées de l’Arctique vivent dans la glace, mais une partie de leur cycle de vie échappe encore à Chris Bowler, biologiste médaillé spécialisé dans les diatomées marines. Il espère que la Tara Polar Station – une station polaire dérivante adaptée à la glace de mer – lui permettra d’observer les tunnels de glace dans lesquels ces micro-organismes hibernent pendant la nuit polaire.
Vous travaillez sur le phytoplancton – les diatomées principalement -, comment ces minuscules créatures survivent-elles à l’hiver dans la glace ? Ont-elles une activité métabolique ?
Lorsque vous voyez la surface de la glace, elle est blanche, mais lorsqu’elle se retourne, parfois lors d’une tempête ou lors de la circulation océanique, la glace apparaît plus ou moins brune. Cette couleur est souvent due aux diatomées. Elles métabolisent, elles sont vivantes, mais dans un état de quiescence, un peu comme les écureuils en hibernation.
Lorsque l’eau de mer gèle, la glace se forme, et comme il s’agit de molécules d’eau H2O, le sel est exclu du réseau de glace. Expulsé, il se concentre. Ainsi, à l’intérieur de la matrice de glace, il existe de petits canaux qui restent liquides et qui sont très salés. La température y reste néanmoins très basse, mais les diatomées s’y plaisent. Nous ne savons pas comment elles survivent dans de telles conditions, et c’est quelque chose que nous voulons vraiment comprendre avec la Tara Polar Station.
Quel est le rôle spécifique des diatomées dans l’Arctique ?
Ils constituent un élément très important du phytoplancton de l’Arctique, peut-être même le groupe le plus important. Ces organismes sont essentiels pour produire la nourriture qui alimente la chaîne trophique, jusqu’aux ours polaires, aux baleines et aux poissons, générant de l’énergie et de la nourriture grâce à la photosynthèse, tout comme les forêts sur terre.
Ces diatomées peuvent vivre à l’intérieur de la glace et utiliser celle-ci comme refuge pendant l’hiver, lorsqu’il fait sombre et froid et qu’il n’y a pas beaucoup de lumière pour la photosynthèse. Puis, au printemps, lorsque la lumière arrive, elles prolifèrent, font de très grandes fleurs et activent tout le cycle de vie.
S’agit-il d’un océan très productif ?
Ce n’est pas du tout un désert. L’Arctique et l’Antarctique sont des régions très productives, un peu comme la forêt amazonienne.
Vous avez dit que les diatomées sont très importantes pour la chaîne alimentaire. Que contiennent-elles – vitamines, hydrates de carbone… ?
Les lipides constituent un composant très important : ils sont la monnaie de l’ensemble de l’écosystème. Les lipides sont très riches en énergie et tous les organismes tentent de les acquérir. Ils aident les organismes à survivre à l’hiver. Tout comme les animaux ont besoin de manger et de stocker des lipides sous forme de graisse pour survivre, les diatomées sont une source très importante de ces molécules : lipides, vitamines et hydrates de carbone.
Les diatomées contribuent à atténuer le changement climatique. Qu’est-ce que nous ne savons pas encore sur ce phytoplancton et le changement climatique ?
Nous ne savons pas vraiment ce qu’il adviendra du phytoplancton à l’avenir avec le changement climatique. Certaines études suggèrent que son abondance diminuera dans cet océan à mesure que les températures augmenteront, mais nous n’en sommes pas certains. Ce qu’il est essentiel de comprendre dans l’Arctique, c’est ce qu’il se passera quand la glace disparaîtra et ce que ceci signifie pour le phytoplancton.
C’est une grande question à laquelle nous espérons répondre. Quelle est l’importance de la glace en tant qu’environnement propice à la vie ? Nous en savons beaucoup sur la vie dans les océans et sur terre, mais nous ne savons pas grand-chose sur la vie dans la glace. Il en va de même pour les glaciers et les glaces terrestres : nous commençons à nous rendre compte qu’il y a beaucoup de vie dans la glace.
Avez-vous un point de repère temporel utile pour la comparaison entre le passé et le présent afin de comprendre les changements ?
Nous disposons de données sur l’Arctique canadien, l’Arctique russe et l’Arctique norvégien, mais ces régions se situent à des latitudes plus basses. Nous n’avons pas beaucoup d’informations sur le centre de l’Arctique, car personne ne s’y rend en hiver. Nous n’avons donc pas vraiment de référence, et nous voulons en établir une pour ensuite observer l’évolution dans le temps.
Nous prévoyons que la Tara Polar Station aura une durée de vie de 25 ou 30 ans et que nous suivrons les changements au cours de cette période. En règle générale, en tant que scientifiques, nous considérons qu’il faut au moins 15 ans d’enregistrements continus avant de pouvoir commencer à déterminer si les choses augmentent ou diminuent.
Ce délai est impressionnant.
Vous voyez, les choses changent très rapidement. Les scientifiques sont surpris de constater la rapidité du changement climatique. Mais pour connaître le véritable signal et le distinguer du bruit, nous devons établir correctement la base de données.
Avez-vous commandé du matériel spécial ou des équipements de laboratoire pour répondre à cette question ou pour pouvoir collecter des morceaux de glace ?
La grande nouveauté de la Tara Polar Station est que nous restons dans l’Arctique toute l’année. Normalement, lorsque vous effectuez une mission, vous y allez pour un mois et vous revenez, vous ne savez donc pas grand-chose de la continuité du cycle annuel. Ici, nous pourrons suivre ce qui se passe tout au long de l’année. C’est une grande nouveauté.
Nous aurons également accès aux organismes présents sous la glace. À l’intérieur du navire, nous disposons d’un trou d’homme d’environ 1,5 mètre de diamètre, à travers lequel nous déploierons du matériel scientifique directement sous la glace.
Cet équipement permettra de mesurer ce qui se passe sous la glace et dans l’eau et de prélever des échantillons, comme des diatomées.
Nous les ramènerons ensuite à la Tara Polar Station, où nous disposons de laboratoires pour les observer à l’aide de puissants microscopes. Nous disposons également d’autres équipements scientifiques qui nous aident à comprendre ce qui se passe à l’intérieur des cellules, notamment des dispositifs de séquençage de l’ADN, qui nous permettent de comprendre presque en temps réel ce qui se passe à l’intérieur des cellules. Il s’agit d’une innovation majeure dans ce projet.
Allez-vous y dériver pendant l’hiver ?
Probablement pas moi. Je pense que nous avons besoin d’un type particulier de scientifique à bord. Les scientifiques doivent comprendre la science arctique, mais ils doivent aussi être de bons ingénieurs et bricoleurs, parce que l’équipement tombera en panne et que nous devrons le réparer assez souvent. Nous avons besoin de scientifiques qui soient aussi de bons ingénieurs. Ce n’est pas vraiment moi.
Je pense qu’il s’agit plutôt d’une mission pour des personnes jeunes et fortes, physiquement et psychologiquement. Une mission extrême, nous repoussons les limites de ce que l’homme peut tolérer. C’est la première fois que l’on essaie de faire cela, d’amener la science dans le centre de l’Arctique pendant une longue période.
Première fois à cette échelle, n’est-ce pas ?
Habituellement, lorsque vous vous rendez dans l’Arctique, vous partez avec un brise-glace transportant une cinquantaine de scientifiques. Cette fois-ci, sur la Tara Polar Station, nous n’aurons que six scientifiques pendant l’hiver. Ces scientifiques doivent être multitâches, très bien organisés, et nous devons préparer à l’avance un programme quotidien pour nous assurer que toutes les tâches nécessaires sont accomplies tout au long de la mission.
Nous aurons un aspect expérimental, que nous mènerons spontanément lorsque quelque chose d’intéressant se produira, comme au printemps. Mais nous aurons aussi un aspect observationnel, en suivant ce qui se passe dans l’Arctique semaine après semaine et jour après jour.
Nous devons garantir un certain nombre d’observations que nous pourrons fournir à l’ESA et à la NASA, afin qu’elles puissent valider leurs observations par satellite et fournir des données supplémentaires aux océanographes. Nous avons déjà passé beaucoup de temps à organiser le calendrier, la liste des tâches de chaque scientifique, ainsi que les congés.
Savez-vous déjà qui fera partie de l’équipe ou êtes-vous encore en phase de recrutement ?
Un peu des deux. Nous disposons déjà de personnes bien formées et adaptées à cette mission, mais nous recrutons également des personnes dans les mois à venir.
Vous avez déjà beaucoup navigué sur des bateaux, quelle est votre expérience personnelle de l’isolement ?
Oui, être loin des gens sur terre et déconnecté des nouvelles quotidiennes. J’ai une bonne expérience en la matière. C’est très spécial, nous vivons dans un petit écosystème sur le bateau, avec très peu de contacts avec le monde extérieur.
Aujourd’hui, les choses évoluent avec les satellites, mais je me souviens de la victoire de la France à la Coupe du monde de football en 2018. Nous étions au milieu de l’océan Pacifique et nous étions probablement les derniers Français à entendre la nouvelle, trois semaines plus tard ou quelque chose comme ça. C’était quand même sympa.
C’est un écosystème très particulier. La vie est déterminée par l’heure de la journée et l’état de la mer, et c’est tout. Il n’y a pas vraiment d’autres interruptions comme dans la vie quotidienne à terre. C’est un écosystème très simple et très précieux sur le bateau, partagé par des scientifiques, des marins, des journalistes et des artistes.
C’est un environnement particulier où nous nous respectons les uns les autres. La hiérarchie est très plate. Tout le monde est égal, sauf le capitaine, qui a un rang plus élevé. Sinon, tout le monde est égal, et j’aime ça.
S’agit-il d’un projet international, européen ou français ?
La Tara Polar Station bénéficie d’une participation importante du Canada, des États-Unis, du Japon, de la Suisse et d’autres pays européens. Elle est vraiment internationale. Nous encourageons l’esprit international et la considérons comme l’ISS pour le pôle Nord.
Les populations autochtones vivent dans l’Arctique. Avez-vous un moyen de relier l’étude à ces populations ?
Nous entrerons en contact avec des communautés inuites, mais personne ne vit aussi loin au nord de l’Arctique. Ils ont tendance à se situer à 80°N au maximum, mais la plupart d’entre eux se trouvent aux alentours de 70°N. Mais, bien sûr, les habitants de l’Arctique comprennent très bien la glace – ils ont plus de dix mots différents pour la désigner, alors que nous n’en avons qu’un seul.
Étant donné que la glace conserve la mémoire du passé dans les différentes couches des carottes glaciaires, nous espérons interagir avec les populations inuites afin de recueillir des idées et des souvenirs personnels sur l’écosystème, leur mode de vie et leur culture.
Propos recueillis par Camille Lin, Polar Journal AG
Chris Bowler est un biologiste anglais, médaillé d’argent du CNRS et membre de l’Académie d’agriculture de France travaillant à l’École normale supérieure. Ses travaux sur les organismes photosynthétiques portent principalement sur les diatomées marines, dont il observe les réactions aux stress environnementaux.
Antarctique, Atlantique, Pacifique, Méditerranée… plus de 60 publications scientifiques auxquelles il participe sont directement liées aux expéditions de la goélette Tara. Président du conseil scientifique de la Fondation Tara Ocean, le biologiste prépare actuellement les expéditions en Arctique.
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