Charlène Galle & Céline Paris BTS BIO 2 Les Fumeurs Noirs Charlène Galle & Céline Paris BTS BIO 2

Définitions Les fumeurs noirs : Ensemble des édifices émettant un fluide épais chargé d'une grande quantité de sulfures, émis à 3-4 m/s par le conduit central des hautes cheminées, et dont la température peut atteindre plus de 350°C. Les Fumeurs Noirs aussi appelés sources Hydrothermales se forment au niveau des dorsales océaniques, à des profondeurs variant entre 500 et 4000 m.

Formation des Dorsales Les dorsales sont des zones de fortes activités volcaniques, activités fragilisant la croûte océanique et créant des fissures par lesquelles pénètre l'eau de mer. Les géologues appellent dorsales les zones où le plancher océanique se renouvelle. Les dorsales marquent l'endroit ou deux plaques lithosphériques s'écartent. Le plancher océanique est donc zébré par d'innombrables fissures, qui permettent à l'eau de mer de s'engouffrer dans les profondeurs de la croûte océanique. L’eau se réchauffe en s'approchant des chambres magmatiques, s'acidifie et dissout des constituants basaltiques. Le fluide acide d'environ 350°C remonte jusqu'au plancher océanique, chargé de métaux (fer, zinc, manganèse, plomb, cuivre) et d'éléments réduits (H2S, CO2, H2). Le contact avec l'eau de mer à 2°C provoque la précipitation des minéraux qui s'accumulent autour des sorties de fluide, formant ainsi des cheminées noires pouvant atteindre 20 m de hauteur.

Les Micro-organismes présents au niveau des fumeurs noirs Les métazoaires (par opposition aux protozoaires) sont des organismes eucaryotes multicellulaires mobiles hétérotrophes (ils tirent leur énergie de la matière vivante déjà constituée) apparus il y a 700 millions d’années. Les métazoaires ont une répartition mondiale, et occupent tous les milieux, y compris par exemple les fumeurs noirs. Les chercheurs émettent l'hypothèse que la survie de des écosystèmes sous-marins reposent sur la microfaune bactérienne abondante auprès des fumeurs noirs. Des bactéries capables d'utiliser les composés minéraux dissous pour fabriquer de la matière organique, servent d'aliment aux animaux filtreurs ; ceux-ci, à leur tour, nourrissent les espèces prédatrices (poissons, poulpes, crustacés), apportant la preuve que la vie peut se développer dans l'obscurité des fonds marins.

Dans un premier temps, les biologistes ont découvert des organismes détritivores par 1000 mètres de fond. Ces derniers s'alimentaient grâce à la matière organique provenant de la mort du plancton de surface. En 1977 un petit sous-marin découvrit l'existence d'écosystèmes totalement insoupçonnés, luxuriants situés autour de sources hydrothermales sur la dorsale des Galapagos (en plein océan pacifique) à 2600 mètres de profondeur. Les fumeurs noirs, ces bouches minérales qui crachent des fluides surchauffés chargés de particules métalliques, furent observés pour la première fois en 1979.

Lorsque l'eau de mer débouche enfin sur le fond de l'océan, son refroidissement brutal provoque la précipitation massive des éléments qu'elle transportait (la température des fonds océaniques est effectivement de 2°C, contre 350°C pour le fluide à la sortie des cheminées). Ceux-ci retombent en pluie noire sur le plancher océanique, d'où le nom de fumeurs noirs. En s'accumulant, les particules finissent par construire de curieuses cheminées par laquelle l'eau chaude continue à sortir. Les dorsales océaniques et leurs édifices hydrothermaux sont particulièrement propices à la synthèse de matières organiques. Avec un milieu réducteur (favorable à la synthèse de molécules telles que les acides aminés). des températures. des pressions élevées. de l'eau en abondance. une foule de précurseurs prébiotiques (dioxyde de carbone, sulfure d'hydrogène, hydrogène).

Les écosystèmes les plus étranges de la planète Cependant les hautes températures mesurées au niveau des cheminées seraient plus propices à la destruction des composées organiques qu'à leur synthèse. La vie aurait ainsi pu naître non pas au niveau des cheminées mais sur leurs flancs, où les conditions sont moins agressives. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les cheminées hydrothermales hébergent de véritables écosystèmes, et pas seulement quelques colonies de bactéries passées maître dans l'art de résister aux conditions les plus épouvantables. Les différents organismes qui ont élu domicile dans ces régions sont disposés de manière concentrique autour des cheminées, cette disposition étant dictée par la variation des paramètres physico-chimique (température, acidité, concentrations en sels métalliques) en fonction de la distance à la source. On retrouve : des crustacées blancs : Galathées. des vers logés dans un tube de calcaire : Serpulidés. des moules de 20 cm (Calyptogena). des pogonophores blancs disposés en buisson. des poissons. des poulpes. des crabes. De nombreuses bactéries

Ce sont surtout ces dernières qui vont nous intéresser, de nombreuses bactéries vivent blotties contre les cheminées hydrothermales. Totalement indépendantes de la lumière solaire, elles tirent leur énergie de l'oxydation d'éléments comme le soufre ou le manganèse, on parle de chimiolithoautotrophie. Tout comme les végétaux, elles utilisent le dioxyde de carbone pour fabriquer de la matière organique, la seule différence concernant la source d'énergie : au lieu de puiser celle-ci dans les rayons du soleil, elles emploient au contraire l'énergie chimique mise à leur disposition dans des molécules comme l'hydrogène sulfuré (H2S). Certaines vivent aux températures glaciales qui règnent dans le fond des océans. D'autres à une température plus clémente, entre 10° à 30°C, dans la zone où les fluides hydrothermaux se mêlent aux eaux froides de l'océan. Elles servent de nourriture aux organismes filtreurs.

Enfin… Au niveau des parois minérales des cheminées se sont installés des bactéries hyperthermophiles, capables de résister aux températures élevées régnant dans cette région. Le record, détenu jusqu'à présent par la bactérie Pyrolobus Fumarii (113°C), vient d'être récemment pulvérisé par une souche qui se sent parfaitement à l'aise à 121°C ! La découverte d'une vie dans les profondeurs océaniques a permis d'étendre considérablement le champ de la biosphère terrestre. Plus récemment encore, des chercheurs ont identifié des bactéries vivant à plusieurs kilomètres de profondeur, dans des basaltes de la croûte terrestre. Ici aussi, ces bactéries des profondeurs tirent leur énergie de composés chimiques prélevés dans les roches. L'eau, ainsi que le carbone, se fait cependant beaucoup plus rare qu'au niveau des sources chaudes abyssales, et le métabolisme des bactéries est donc extrêmement ralenti : elles ne se reproduiraient qu'une fois par siècle !