Les diatomées sont présentes partout, notamment dans l’eau et le sol. La contribution qu’elles apportent à l’économie naturelle de la terre est énorme. On estime que leur photosynthèse piège 20,000,000,000 tonnes de carbone chaque année, soit plus que toutes les forêts tropicales du monde réunies !
Les diatomées utilisent la silice pour construire leurs cellules, qui sont comme du verre : d’une certaine manière, elles vivent dans des maisons de verre ornementées. Leurs formes sont étonnamment variables, et les différents types de trous et de lignes sont positionnés avec précision.
Leurs formes diverses et les motifs de pores magnifiquement agencés sont visibles en microscopie optique, tandis que les structures fines et les marques sculptées sur les parois cellulaires ne sont visibles qu’en microscopie électronique. Elles ont évolué au fil des temps pour s’adapter aux environnements naturels difficiles : des preuves fossiles suggèrent leur origine avant même le début du Jurassique, il y a environ 200 millions d’années, et sont des micro-organismes largement distribués et diversifiés (environ 100 000 espèces) à la surface de la Terre.
Presque toutes les diatomées sont microscopiques – la taille des cellules varie de 2 µm à 500 µm, soit un demi-millimètre. Les plus grosses diatomées ont la largeur d’un cheveu humain. Les scientifiques utilisent des microscopes optiques (LM) ou des microscopes électroniques à balayage (SEM) pour observer les diatomées.
Pourquoi certaines diatomées préfèrent-elles certains paysages ou types de sol à d’autres ?
Selon que nous examinons le sol des forêts, des prairies ou des champs, certaines diatomées ne se trouvent que dans un seul type de ces sols. Pourquoi cela ?
« Dans le sol que l’on trouve dans les forêts, les diatomées ont un microhabitat stable. En 2021, nous avons montré qu’une perturbation du sol, par exemple l’agriculture, plutôt que des changements saisonniers, est la raison pour laquelle certaines communautés de diatomées ne se trouvent pas dans le sol agricole, »
explique Carlos Wetzel, expert et chercheur en diatomées, ajoutant qu’il n’y a pas de caractère unique visible particulier qui appartient à une diatomée et à sa préférence pour les habitats.
Pour de nombreux types de diatomées que l’on trouve dans l’eau, les scientifiques ont compris que ces diatomées réagissent aux impacts humains, quelles sont celles qui préfèrent une eau plus polluée ou plus propre et plus encore. Le Luxembourg surveille ses rivières depuis le début des années 2000 en utilisant les diatomées dans le cadre de la directive-cadre sur l’eau (EU-WFD 2000/60/EC), et les scientifiques ont compris combien de temps il faut aux diatomées dans l’eau pour s’adapter aux nouvelles conditions de qualité de l’eau. Pour le sol, ces connaissances sont encore à acquérir – seuls quelques scientifiques ont étudié les diatomées dans le sol. Carlos Wetzel du LIST est l’un d’entre eux. Carlos étudie les diatomées depuis environ 20 ans et a pris toutes les images de diatomées sur cette page. Nous jetons un œil à ses recherches.
Les diatomées donnent une image de la santé des sols au Luxembourg
Les diatomées sont un objet d’étude pour les chercheurs du Luxembourg depuis près de 20 ans. Généralement, les diatomées sont étudiées dans l’eau – elles sont par exemple abondantes sur les algues vertes glissantes que l’on trouve sur les rochers au bord de l’eau. Un chercheur du Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), Carlos Wetzel, les étudie dans le sol pour dresser un tableau de la santé des sols luxembourgeois.
Il a parcouru tout le Luxembourg pour collecter près de 300 échantillons provenant de trois types de sols : les forêts, les prairies et les sols arables (par exemple, les champs agricoles).
« Récemment, le métabarcodage environnemental a ouvert une toute nouvelle voie pour évaluer la diversité microbienne dans les environnements naturels. La méthode fournit des données sur de nombreux organismes qui ont jusqu’à présent échappé à notre attention car ils sont difficiles à identifier avec les méthodes traditionnelles, ce qui est souvent le cas des diatomées. »
explique Carlos Wetzel. Les diatomées excellent dans la formation de structures aussi minuscules, qui sont à l’échelle du nanomètre (1/1 000 000 de millimètre) et incroyablement élégantes ! Carlos capture des images étonnantes et colorées de diatomées montrant leurs formes complexes. L’une de ses images a été récompensée de la première édition de la FNR Science Image Competition.
Le projet de Carlos Wetzel vise à évaluer les conditions du sol (en termes d’impact humain et de fertilité) en combinant des approches moléculaires et des techniques microscopiques pour démêler la diversité de ces micro-organismes sur le sol, en donnant un aperçu de leur diversité, de leur importance fonctionnelle, de leur réaction à l’impact humain et de la façon dont ils pourraient être appliqués comme bioindicateurs. L’objectif global est de créer un indice de qualité biologique par rapport auquel les dégradations et améliorations futures pourront être mesurées, surveillées et mieux comprises.
“Besides being the baseline for developing and creating an index to help eventual soil monitoring, the results gained from our project will serve as baseline for many further studies involving soil biodiversity,”
Carlos explains.
Les connaissances acquises en observant les diatomées peuvent aider les scientifiques, les agriculteurs et les décideurs à élaborer une meilleure stratégie pour la gestion du fumier, l’utilisation des sols et les pratiques de gestion.
Pourquoi est-il important d’étudier le sol au Luxembourg ?
Bien que des recherches soient en cours au Luxembourg sur d’autres aspects du sol, il existe peu de données biologiques nationales ou européennes sur la structure des sols.
Un mauvais sol coûte cher : Les dégradations du sol, telles que la pollution, la perte de carbone organique du sol, la perte de biodiversité, l’acidification, l’érosion ou le compactage, pourraient entraîner des millions d’euros de coûts pour le Luxembourg, chaque année.
Il est important de ne pas trop comprimer le sol : L’eau, les nutriments et les organismes doivent circuler entre les couches supérieures et inférieures du sol – si le sol est compacté par des machines lourdes dans des conditions de sol inadéquates, ce flux est restreint, ce qui a de mauvaises conséquences : Sans une structure de sol saine, il est plus difficile pour le sol d’atténuer les effets du changement climatique, de favoriser la croissance des plantes et la résilience aux sécheresses.
Les connaissances sur la métrique des diatomées acquises dans le cadre de projets de recherche tels que celui dirigé par Carlos Wetzel au LIST pourraient être intégrées dans les programmes de surveillance des sols et contribuer ainsi à préserver nos sols – car après tout, il faut 1 000 ans pour fabriquer un centimètre de sol.
Ce projet de recherche est soutenu par une subvention du programme CORE du FNR, qui accorde des subventions pour la recherche dans des domaines prioritaires pour le Luxembourg.
