Intercalibrating new paleogenomic methods to investigate the vulnerability of the Antarctic trophic levels to past climate change

Le fondement de l’écosystème de l’océan Austral repose sur de grandes espèces de phytoplancton appelées diatomées, qui prospèrent dans des eaux riches en nitrates, en phosphates et en silicates, et constituent la nourriture de prédilection du krill, lequel nourrit l’extraordinaire mégafaune antarctique, notamment les manchots, les phoques et les baleines. Par conséquent, l’écosystème antarctique dépend presque entièrement du phytoplancton de l’océan Austral. Le changement climatique modifie actuellement l’écosystème antarctique à un rythme alarmant, et son avenir est menacé. Les projections du GIEC prévoient systématiquement une augmentation de la productivité primaire dans l’océan Austral. Mais cela sera-t-il rendu possible par l’adaptation des communautés existantes basées sur les diatomées à des conditions plus chaudes au cours des prochaines décennies, les diatomées de grande taille seront-elles remplacées par des diatomées plus petites, ou d’autres groupes de phytoplancton prendront-ils le dessus ? Des cellules de phytoplancton plus petites envahiront-elles les latitudes plus chaudes à mesure que les températures augmenteront ? Les micronutriments essentiels libérés par la fonte des glaciers et des icebergs tabulaires qui s’en détachent stimuleront-ils la prolifération du phytoplancton ? Ces changements conduiront-ils à la désertification de l’écosystème antarctique à mesure que les cycles biogéochimiques et les réseaux trophiques actuels deviendront dysfonctionnels ? Quel que soit le scénario, de tels changements auront un impact majeur sur le réseau trophique. Une façon d’évaluer la réponse des diatomées et d’autres groupes/espèces de phytoplancton au changement climatique consiste à étudier son évolution dans le passé à l’aide des archives sédimentaires marines. Cependant, nous restons limités par les méthodes existantes, qui reposent principalement sur l’approche micropaléontologique, en raison de l’absence de certains restes microfossiles, en particulier pour les espèces qui ne produisent pas de coquilles. Pour contourner ces problèmes, les récentes avancées technologiques nous permettent désormais d’étudier les changements chez toutes les espèces marines avec un niveau de détail sans précédent grâce à l’ADN ancien. Ce nouvel outil génétique puissant, associé à d’autres traceurs (composés organiques spécifiques et fossiles de diatomées), permet de caractériser qualitativement et quantitativement la réponse des groupes et des espèces de phytoplancton aux changements climatiques et environnementaux des derniers millénaires, en particulier lors d’épisodes de réchauffement brusque. Néanmoins, différents protocoles ont récemment été développés pour extraire, purifier et amplifier l’ADN, mais sans aucune comparaison interlaboratoire des données ni méthodes interétalonnées. Ce projet vise donc à déterminer (i) quel protocole permet d’extraire le plus efficacement l’ADN ancien dans l’océan Austral, (ii) comment adapter et optimiser un protocole commun, depuis l’échantillonnage jusqu’aux étapes de séquençage, et (iii) dans quelle mesure ces données sont statistiquement robustes par rapport aux marqueurs traditionnels.