Une étude, dont les résultats intitulés «Mass and Fine‐Scale Morphological Changes Induced by Changing Seawater pH in the Coccolith Gephyrocapsa oceanica» ont été publiés dans la revue Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, a permis d'analyser les effets de l’acidification océanique sur la production de calcite par les coccolithophoridés, non pas empiriquement comme cela est classiquement entrepris, mais en quantifiant les changements ultrastructuraux de leurs biominéraux, les coccolithes.

Rappelons tout d'abord que «le dioxyde de carbone d’origine anthropique émis dans l’atmosphère est pour une part importante absorbé par les océans de surface» et que «ce phénomène d'acidification océanique représente une menace pour les organismes marins et notamment les coccolithophoridés, un groupe de microalgues calcifiantes qui joue un rôle majeur à la fois dans la pompe biologique et la contre pompe à carbonate». Il en résulte que «le subtil rapport entre l’intensité de leur photosynthèse et de leur calcification détermine si ce groupe biologique agit comme un puits ou une source de CO₂ pour l’atmosphère».

Bien que «de nombreuses études en laboratoire et simulations se sont attachées à quantifier le ralentissement de la production carbonatée due à l’acidification océanique dans le contexte de changements climatiques de l’Anthropocène», les processus et «les modalités de cette sous-calcification restent encore aujourd’hui mal connus». Il est surtout essentiel «de comprendre d’un point de vue mécanistique comment l’acidification affecte la machinerie cellulaire et d’identifier les étapes de la biominéralisation intracellulaire qui sont perturbées par les changements environnementaux présents, passés et futurs».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a analysé «l'évolution des paramètres morphométriques de coccolithes produits en laboratoire par l’espèce Gephyrocapsa oceanica cultivée sous une large gamme de valeurs de pH recouvrant les valeurs géologiques (Greenhouse, dernier maximum glaciaire) et futures (Anthropocène)» selon une méthode qui «repose sur l’analyse d’images de microscopie optique à haute-résolution en lumière polarisée circulaire» et «permet la quantification des masses moyennes de calcite par coccolithe, mais également d’estimer comment les différentes sous-unités ultrastructurelles des coccolithes sont affectées».

Il est ainsi apparu «que sous des valeurs de pH de l’océan actuel (entre de 8,0 et 8,2), la calcification des coccolithes diminue de 35% au pH extrême de 7,4». Cette approche a pu mettre en évidence que la calcification «n’est pas homogène sur l’ensemble du biominéral, mais s’opère sélectivement en affectant principalement les premiers stades de la coccolithogenèse» et notamment le tube central, qui «est une structure délimitant l’aire centrale et qui donne insertion dans le cas de G. oceanica au pont qui enjambe cette aire centrale» («sa formation intervient à un stade initial de la croissance du coccolithe»).

En conséquence, ces données permettent «d’exclure un effet de dissolution post-mortem des coccolithes dans des eaux plus acides, et suggèrent que les fortes concentrations ambiantes en protons induisent une perte fonctionnelle de la trame organique qui promeut et guide la croissance cristalline». Globalement, cette étude montre «que la biominéralisation organo-contrôlée, et non directement la calcification, se trouve(ra) négativement impactée par l’acidification des océans».

Dans le prolongement de cette étude, il va falloir «coupler l’analyse des molécules organiques impliquées dans la biominéralisation en étudiant une plus grande diversité d’espèces et de souches de coccolithophoridés». De plus, «une démarche couplée biométrie / géochimie organique» pourra «être appliquée à des coccolithes anciens pour mieux quantifier des épisodes d’acidification océanique dans le registre fossile et, plus largement, estimer les variations de paléo-pH de l’eau de mer au cours du Cénozoïque».