Au printemps, les glaciers alpins se teignent parfois d’une fine couche rouge ou orangée connu sous le nom de « sang des glaciers ». Le phénomène est provoqué par  la prolifération de l’algue microscopique Sanguina nivaloides particulièrement adaptée à la vie au milieu des cristaux de neige. Le texte ci-dessous a été très largement réalisé à partir du texte du CNRS.

Des scientifiques du Laboratoire de physiologie cellulaire et végétale (CNRS/CEA/UGA/Inrae), du  Centre national de recherches météorologiques (CNRS/Météo-France), du laboratoire Modélisation et exploration des matériaux (CEA/UGA), de l’Institut de biologie structurale (CNRS/CEA/UGA), et l’unité d’appui et de recherche Jardin du Lautaret (CNRS/UGA) se sont penchés sur le phénomène. Les travaux  soutenus par l’ANR dans le cadre du programme AlpAlga, publiés avec l’aide de la Fondation Kilian Jornet viennent d’être publiés dans Nature Communications.

Les scientifiques ont montré que l’algue ne vit pas dans les cristaux de glace, mais se développe dans l’eau liquide qui circule dans la neige, en périphérie des cristaux. Les biologistes ont  analysé l’architecture cellulaire de l’algue grâce à la microscopie électronique 3D. Ils ont  découvert les adaptations qui lui permettent de se multiplier dans la neige. Ils ont observé que la membrane cellulaire de Sanguina est parcourue de petites rides qui augmentent sa surface de contact avec l’extérieur. Ceci permet à l’algue de mieux extraire les ions nécessaires à sa croissance d’un milieu extrêmement pauvre en nutriments.

L’intérieur de la cellule montre aussi des caractères intéressants. L’algue est dotée d’un unique chloroplaste dont les thylakoïdes, ces structures en lamelles lieu de la photosynthèse, ne sont pas dirigés dans une seule direction comme dans la plupart des végétaux. Chez Sanguina nivaloides, ils s’ouvrent en éventail de façon à recevoir le peu de lumière venant de toutes les directions.  Cette adaptation propre à la vie dans la neige, où la lumière se diffuse et se réfléchit en reflet comme dans une galerie des glaces.

Les mitochondries, centrales énergétiques de la cellule, se placent directement en périphérie du chloroplaste pour utiliser l’amidon que celui-ci synthétise. Enfin, les pigments rouges constitués de caroténoïdes ne serviraient pas à protéger le noyau cellulaire du rayonnement UV mais permettraient à l’algue de se prémunir contre les effets délétères des radicaux libres oxydants, dans un milieu enveloppé d’une lumière de très vive intensité.

Après la fonte des neiges, l’algue se retrouve dans le sol et entreprend une véritable métamorphose pour s’adapter à un milieu radicalement différent. Les scientifiques voudraient à présent comprendre ce processus encore jamais étudié. Le temps presse car tout l’écosystème dépendant de Sanguina nivaloides est menacé par le changement climatique et la réduction de l’enneigement en montagne.

Architecture tridimensionnelle de la cellule d’algue des neiges Sanguina nivaloides.
© Grégory Si Larbi (LPCV)

Bibliographie

Adaptative traits of cysts of the snow alga Sanguina nivaloides unveiled by 3D subcellular imaging. E. Maréchal, et al. Nature Communications, 18 novembre 2023.
DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-023-43030-7