L’horloge biologique des coraux

Écrit par Timothy BATEMAN
Traduit par Sara GAGLIARDI

Chaque année, la Grande Barrière de Corail (Australie), parmi de nombreux autres récifs coralliens tropicaux, est témoin d’un événement aux proportions épiques. La ponte massive d’œufs et de sperme de corail (frayère) est un spectacle à observer, et qui nous amène à nous demander comment toutes les colonies individuelles, à travers des centaines de miles de récif corallien, puissent coordonner leurs horloges biologiques pour synchroniser leur libération dans l’eau et assurer la fécondation en maximisant le succès de la reproduction. La clé de ce phénomène est que les coraux appuient leur rythme circadien à des stimuli biologiques similaires. En d’autres termes, les coraux utilisent des éléments naturels similaires comme indicateurs de quand il est temps de libérer des œufs et du sperme pour la reproduction. Pendant de nombreuses années, les indices exacts qui signalaient cet événement sont restés un mystère, mais un certain nombre d’études ont mis en lumière la façon dont les coraux sont en mesure de tirer le timing nécessaire pour uniformiser les efforts reproductifs.

Figure 1 : Vue aérienne des tâches de frayère de corail lors de la ponte en masse d’œufs et de sperme au Flower Garden Banks National Marine Park (image de FGBNMS).

Les types de signaux environnementaux sur lesquels repose la reproduction des coraux peuvent être classés comme facteurs ultimes et proches. Les facteurs ultimes sont ceux qui influencent le succès reproductif des coraux et comprennent des processus environnementaux à grande échelle comme la vitesse du vent, la phase de marée et les cycles diurnes (jour-nuit). Les facteurs proximaux sont ceux qui synchronisent et fournissent les signaux finaux aux coraux pour entreprendre la reproduction.

Un des facteurs ultimes les plus importants qui influencent la ponte des œufs de corail est la vitesse du vent. Bien que cela ne semble pas être le facteur immédiatement important pour les coraux, il affecte en fait de manière significative la frayère des coraux. La vitesse du vent influence les courants océaniques, qui permettent ainsi aux œufs et au sperme de former des taches de surface et d’augmenter le succès de la fécondation. Si la vitesse du vent est trop élevée, les courants océaniques peuvent porter les œufs au large avant d’être fécondés.

Les performances des gamètes de corail sont directement influencées par la température de l’eau, ce qui en fait un facteur décisif dans le timing de la ponte. Contrairement à la vitesse du vent, la température affecte tous les stades de la reproduction des coraux, y compris le développement d’œufs et de sperme à l’intérieur du corail parent. Ainsi, les coraux commencent généralement l’oogenèse (production d’œufs), qui prend plus de temps, pendant les périodes les plus froides de l’année, tandis que la spermatogenèse (production de sperme), qui prend moins de temps, commence plus près de la frayère, pendant les périodes les plus chaudes. La maturation finale des cellules sexuelles, appelées gamètes, est synchronisée avec l’augmentation des températures peu avant la frayère de masse, et la plupart des coraux pondent les œufs lorsque les températures approchent le maximum annuel.

La lumière agit à la fois comme un signal ultime et prochain, car la longueur de la journée agit comme un signal temporel, tandis que l’énergie fournie par la lumière du soleil est une source d’énergie critique pour les coraux lors de la ponte. Le travail du Dr. Van Woesik et ses collègues a montré que l’insolation (la quantité de rayonnement solaire) est en réalité un meilleur prédicteur de la frayère du corail que la température.

Figure 2 : Modèles qui prévoient la frise du corail grâce à l’insolation pour 6 espèces atlantiques (From Van Woesik et al. 2007).

En particulier, le clair de lune est un facteur clé qui peut expliquer la ponte concentrée à quelques minutes pour certaines espèces. Le Dr. Levy et ses collègues ont démontré à travers de nombreuses études que les coraux sont capables de détecter la lumière bleue, y compris le clair de lune, à travers des capteurs de lumière spécialisés connus comme cryptochromes et opsins. Le clair de lune est important pour la frayère car il informe le corail du cycle des marées, lequel peut affecter les courants d’eau et dicter où les œufs et le sperme libérés voyageront dans la colonne d’eau. En mettant en corrélation la libération d’ovules et de spermatozoïdes avec des facteurs océanographiques comme les marées et les courants, les coraux peuvent maximiser le potentiel de fécondation et augmenter leur succès reproductif (fitness).

De même, le coucher de soleil est un indicateur pour la frayère de nombreuses espèces de coraux. Alors que certaines espèces pondent pendant la journée, la grande majorité le fait la nuit, souvent peu après le coucher du soleil. En déposant les œufs après le coucher du soleil, non seulement les coraux reçoivent un signal de lumière pour se synchroniser entre espèces, mais la nuit réduit également la possibilité que les gamètes deviennent nourriture pour les prédateurs visuels.

Figure 3 : Les chercheurs collectent des gamètes de corail au moment de la ponte avec des dispositifs de collecte spéciaux. Crédit d’image Kevin Deacon

Aussi simples que les coraux puissent paraître, leur cycle de reproduction est bien plus compliqué qu’on ne le pensait auparavant. La synchronisation de la frayère est piégée par une série de signaux subtils qui facilitent le timing et donc le succès reproductif des coraux. Et il y a encore beaucoup à apprendre sur la reproduction des coraux dans le monde entier!

Références

Guest, J. R., Baird, A. H., Clifton, K. E. and Heyward, A. J. (2008). From molecules to moonbeams: Spawning synchrony in coral reef organisms. Invertebrate Reproduction & Development 51, 145-149.

Levy, O., Appelbaum, L., Leggat, W., Gothlif, Y., Hayward, D. C., Miller, D. J. and Hoegh-Guldberg, O. (2007). Light-responsive cryptochromes from a simple multicellular animal, the coral Acropora millepora. Science 318, 467-470.

Randall, C. J., Negri, A. P., Quigley, K. M., Foster, T., Ricardo, G. F., Webster, N. S., Bay, L. K., Harrison, P. L., Babcock, R. C. and Heyward, A. J. (2020). Sexual production of corals for reef restoration in the Anthropocene. Marine Ecology Progress Series 635, 203-232.

van Woesik, R., Lacharmoise, F. and Koksal, S. (2006). Annual cycles of solar insolation predict spawning times of Caribbean corals. Ecology Letters 9, 390-398.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this:
search previous next tag category expand menu location phone mail time cart zoom edit close