Zooxanthelle

Définition

Les zooxanthelles sont des algues symbiotiques du genre Symbiodinium, de couleur brunâtre, vivant à l'intérieur d'organismes non chlorophylliens, des microalgues unicellulaires ou des invertébrés sans chlorophylle.

Des zooxanthelles Zooxanthellae au microscope :

Les algues zooxanthelles fournissent des sucres à leurs hôtes, des coraux principalement, et leur permettre d'exister dans les eaux pauvres en éléments nutritifs et les récifs de coraux.

Explications

Une zooxanthelle appartient aux groupes des algues haptophytes, dinophytes ou Ochrophytes. Elle se différencie d'une zoochlorelle par le micro-organisme symbionte. Auparavant, il était supposé que ces dinoflagellés appartenaient tous à la même espèce, mais récemment, il a été trouvé au moins dix lignées différentes en mer.

Le mutualisme des zooxanthelles avec des coraux durs est menacé par les changements climatiques. Les algues symbiotiques dans le genre Symbiodinium ont de courtes durées de génération par rapport à leurs hôtes coraux, ce qui peut leur permettre d'évoluer rapidement et s'adapter au changement climatique. Une question reste en suspens : est-ce que l'évolution des zooxanthelles Symbiodinium confère également une adaptation à leur hôte ?

Ces algues se trouvent, entre autres, dans certaines algues, des diatomées, dans certains hôtes comme les coraux zooxanthellés, certains mollusques tels que les bénitiers, les escargots de mer, les méduses et d'autres protistes tels que les foraminifères.

La symbiose polype-algue avec les coraux

Les zooxanthelles fournissent l'énergie à l'hôte grâce à une endosymbiose, tandis que l'hôte offre protection et un emplacement nécessaire d'une lumière appropriée pour la photosynthèse et la réception de nutriments. Toutefois, certains coraux, dits azooxanthellés, ne dépendent pas de ces dinoflagellés pour vivre. Un corail azooxanthellé n'est pas constructeur de récif.

Des zooxanthelles sont contenues en quantité dans ce corail dur Acropora horrida :

En déployant ses polypes, le corail Acropora horrida expose ses zooxanthelles à la lumière en mer pour effectuer la photosynthèse.

Les algues dinophytes sont des dinoflagellés Symbiodinium sp. vivant en symbiose avec les bénitiers, les coraux, dont les anémones de mer ou actinies, et certaines éponges. Ces algues pourvoient leur hôte en molécules organiques élaborées (synthétisées) et reçoivent en retour l'azote, le phosphore et le dioxyde de carbone dont elles ont besoin pour se développer. Cette algue unicellulaire peut être commensale de certains mollusques, comme chez Elysia chlorotica par exemple. Effectivement, les zooxanthelles sont également hébergées par diverses espèces de mousse, de vers plats (certains planaires), les mollusques tels que les bénitiers, les foraminifères (les soritidés Soritacea), et certains ciliés.

La protiste Symbiodinium microadriaticum est une zooxanthelle :

Symbiodinium microadriaticum est une espèce de zooxanthelle vivant en symbiose avec de nombreuses espèces de coraux. Les organismes vivant en symbiose avec des zooxanthelles sont dits zooxanthellés. Les zooxanthelles sont localisées dans l'endoderme et sont intracellulaires, la symbiose est donc une endosymbiose.

Définition simplifiée d'une zooxanthelle : algue unicellulaire du genre Symbiodinium, commensale de certains mollusques, des organismes coralliens et des éponges. Elle est présente dans les tissus superficiels et est endosymbiotique de son hôte, de façon à recevoir la lumière. Elle produit de la matière organique par photosynthèse dont bénéficie son hôte.

Généralement, ces dinoflagellés entrent dans la cellule hôte par phagocytose, persistent en symbiotes intracellulaires, se reproduisent, et se dispersent dans l'environnement. La seule exception est dans la plupart des mollusques, où les microalgues Symbiodinium sp. sont intercellulaires (entre les cellules). Les cnidaires qui sont associés à Symbiodinium existent surtout dans des environnements chauds oligotrophes, des milieux marins (pauvres en nutriments), où ils sont souvent les principaux constituants des communautés benthiques. Ces dinoflagellés sont donc parmi les plus abondants micro-organismes eucaryotes trouvés dans des récifs coralliens et leurs écosystèmes.

Rôle des zooxanthelles

Les zooxanthelles vivent dans le corps de l'hôte et lui fournissent du sucre, de l'amidon et d'autres produits biologiques. L'hôte et les protistes bénéficient de la symbiose, c'est donc un mutualisme. Dans le cas des foraminifères, la symbiose est facultative, c'est-à-dire que les deux êtres vivants se développent en principe l'un sans l'autre. Cependant, les récifs tropicaux coralliens pierreux qui construisent des récifs meurent après avoir libéré leur zooxanthelles sous contrainte, un phénomène connu sous le nom de blanchissement (ou blanchiment) des coraux. Voir aussi la famille Symbiodiniaceae chez les Suessiales.

✅ Si on ne conserve pas les cellules protistes dans leur ensemble mais seulement les chloroplastes, on parle alors de kleptoplastie.

Zooxanthelles et coraux : quelle évolution avec le climat ?

Dans le contexte du changement mondial sans précédent, les écologistes tentent de comprendre comment les communautés d'espèces, les interactions entre les espèces, et physiologies individuelles vont réagir aux changements rapides de l'environnement. Des communautés d'espèces réagissent au changement global à travers les mécanismes écologiques (changements dans l'abondance relative) et évolutives (changements dans les fréquences géniques relatives). Les écosystèmes des récifs coralliens sont parmi les plus menacés en vertu du changement climatique et diminuent rapidement en raison de l'augmentation des niveaux de stress environnemental. De nombreuses espèces récifales (par exemple, les coraux et autres cnidaires, mollusques, les éponges, les vers plats, les foraminifères) sont capables de survivre dans des eaux pauvres en éléments nutritifs des océans tropicaux car elles reposent sur des symbioses avec les dinoflagellés symbiotiques dans le genre Symbiodinium.

Les symbiotes intracellulaires fournissent des acides aminés et des sucres simples à l'hôte en échange de produits de déchets azotés. Lorsque les températures océaniques locales dépassent un niveau de seuil, cette symbiose de sélection "tombe en panne", entraînant une perte de pigmentation ou des algues symbiotes, appelé "blanchiment". Des espèces hôtes, de générations relativement longues, doivent faire une adaptation rapide à une évolution du climat peu probable, mais la théorie suggère que l'adaptation rapide à la hausse des températures par des symbiotes de courte durée de vie peut prévenir la dégradation de cette symbiose et conférer une adaptation à l'holobionte (hôte et les microbes associés). Notre capacité à prédire les effets de hausse de la température de surface de la mer sur les communautés des récifs coralliens est limitée par une connaissance incomplète de la réponse fonctionnelle des différents types de symbiotes et le rôle que la sélection naturelle pourrait jouer dans la réalisation des phénotypes qui sont capables de fonctionner sous contrainte thermique.

Les zooxanthellés

Les organismes zooxanthellés qualifie les espèces vivantes avec des zooxanthelles; elles possèdent des Dinoflagellés endosymbiotiques (algues de l'ordre des Dinophytes) : les zooxanthelles. Zooxanthellés s'oppose à azooxanthellés. Voir aussi aposymbiotique.

Azooxanthellé

Azooxanthellé qualifie des organismes (généralement, les coraux) dépourvus de zooxanthelles. Les organismes azooxanthellés ne possèdent pas de zooxanthelles. Certaines espèces (peu fréquentes) peuvent comprendre à la fois des individus zooxanthellés et azooxanthellés.

Un corail azooxanthellé, s'il s'agit d'un madréporaire, est le plus souvent ahermatypique, mais pas forcément. Un madrépore sans zooxanthelle peut édifier un squelette calcaire et participer à la construction de récifs par chimiosynthèse. Les notions d'ahermatypisme et azooxanthellé ne sont pas liées.

Un organisme azooxanthellé temporairement est apobiotique. Un organisme apobiotique est dépourvu momentanément de ses zooxanthelles (phase adaptative pour devenir zooxanthellé).

Apobiotique

Un organisme apobiotique est dépourvu momentanément de ses zooxanthelles. S'applique habituellement aux coraux temporairement azooxanthellés (phase adaptative).

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