Biogéographie fonctionnelle de la fixation de carbone chez le phytoplancton

Le phytoplancton, principal contributeur à la production primaire océanique, fixe le carbone inorganique. Ce processus métabolique essentiel à la vie marine est principalement réalisé par l'enzyme RUBISCO, associée dans certains cas à des mécanismes de concentration du carbone chez le phytoplancton. Cependant, la diversité taxonomique et fonctionnelle sous-jacente est encore partiellement comprise. Une étude menée par des chercheurs du CNRS Terre & Univers révèle que la fixation de carbone est fonctionnellement redondante mais taxonomiquement structurée chez le phytoplancton eucaryote unicellulaire marin.

L'étude s'appuie sur de nouvelles ressources métagénomiques ciblées sur ces phytoplanctons, collectées lors de l’expédition Tara Océan. Un cadre reproductible d'apprentissage automatique a été développé afin de dériver la biogéographie potentielle d’enzymes clés liées à la production primaire dans l’océan mondial. Cette approche permet de relier l’abondance relative des enzymes impliquées dans la fixation du carbone aux conditions environnementales, et ainsi en dériver leur potentielle distribution dans l’océan mondial. 

Les résultats révèlent une redondance fonctionnelle marquée des enzymes responsables des mécanismes de concentration du carbone et de la RUBISCO chez ces phytoplanctons, particulièrement dans les eaux tropicales oligotrophes. Cette redondance montre que plusieurs taxons différents possèdent le potentiel génomique pour cette fonction métabolique, suggérant une stratégie adaptative pour optimiser la fixation du carbone dans des environnements pauvres en nutriments. Une dominance de certains taxons aux latitudes moyennes et élevées est cependant observée, indiquant une adaptation spécifique aux conditions environnementales locales. Cette étude enrichit la compréhension de la diversité fonctionnelle et taxonomique des microorganismes marins et des facteurs environnementaux influençant les cycles biogéochimiques clés.