La reproduction sexuée joue un rôle fondamental dans le maintien de la diversité génétique des populations coraliennes¹. Elle repose sur la fusion de gamètes mâles (spermatozoïdes) et femelles (ovules) provenant de deux individus distincts, de la même espèce¹.
Chez de nombreuses espèces de coraux, cette reproduction se manifeste par un phénomène de ponte synchronisée, au cours duquel les colonies coralliennes libèrent simultanément leurs gamètes dans l’eau⁴. La rencontre entre les ovules et les spermatozoïdes ne repose donc pas sur une attraction comparable à celle observée chez certains animaux mobiles : elle dépend principalement de la libération coordonnée des gamètes au même endroit et au même moment.
La reproduction sexuée des coraux
Les coraux durs sont les coraux bâtisseurs de récifs. Chaque corail est constitué d’une multitude de polypes (1 à 3 mm de diamètre chacun) tous génétiquement identiques.
Les quatre modes de reproduction varient selon l’espèce du corail et sont : (1) la fécondation externe & hermaphrodisme ; (2) la fécondation externe & gonochorisme ; (3) la fécondation interne & hermaphrodisme ; et (4) la fécondation interne & gonochorisme.
La reproduction sexuée nécessite la rencontre entre les gamètes féminins et masculins, et les nouveaux organismes seront différents génétiquement des colonies parentales. Par conséquent, ce type de reproduction contribue à augmenter la diversité génétique de la nouvelle génération de coraux, ce qui rend la population de coraux plus résiliente aux changements environnementaux.
Chez les espèces pratiquant une fécondation externe, les ovules et les spermatozoïdes sont libérés dans l’eau de mer. Dans l’eau, ces gamètes se rencontrent, c’est la fécondation⁵. Une larve microscopique, appelée planula, se forme, dérive dans l’océan, puis se fixe sur le fond de la mer⁵. Elle démarre alors la phase « benthique ».
C’est ce que l’on nomme la phase « pélagique ». Durant cette phase, les gamètes et les embryons sont présents dans la colonne d’eau avant la formation et la fixation de la planula.
Comment les gamètes se rencontrent-ils ?
Pour les espèces de coraux se reproduisant par fécondation externe, la libération des gamètes est souvent synchronisée à la minute entre les individus. Cette libération de gamètes a lieu seulement une à deux nuits dans l’année et elle est corrélée avec le cycle lunaire.
Lorsque les conditions nocturnes sont favorables à la reproduction, une à deux fois par an, les colonies de coraux se synchronisent pour relâcher leurs gamètes. De cette façon, une libération de millions de gamètes a lieu de façon synchrone, formant un nuage de flocons rose flottant à la surface de l’eau.
La concentration simultanée d’un très grand nombre d’ovules et de spermatozoïdes augmente les possibilités de rencontre entre les gamètes. Les larves seront par la suite formées de la rencontre entre les gamètes masculin et féminin (fécondation).
Chez de nombreuses espèces, la ponte synchronisée constitue ainsi le principal mécanisme favorisant l’attraction fonctionnelle des gamètes : les colonies libèrent leurs cellules reproductrices au même moment, dans un même environnement marin, ce qui facilite leur rencontre avant leur dispersion.
Le rôle de la lumière lunaire
Le cycle lunaire et la position du soleil jouent un rôle majeur dans la synchronie de la ponte des coraux, notamment par la luminosité émise la nuit de la pleine lune qui détermine le moment propice à la reproduction.
La libération des gamètes a lieu seulement une à deux nuits dans l’année et elle est corrélée avec le cycle lunaire. En effet, les photorécepteurs du corail, selon l’intensité du clair de lune qu’ils détectent, induiront ou non la libération des gamètes.
La luminosité nocturne agit donc comme un signal environnemental qui aide les colonies à coordonner leur reproduction. Elle ne constitue pas nécessairement une attraction directe des spermatozoïdes vers les ovules, mais elle contribue à synchroniser le comportement reproducteur des colonies.
De nombreux autres facteurs rentrent en compte lors de cette synchronisation, mais leur implication suscite encore beaucoup de questions de la part des scientifiques.
Température, vent et moment précis de la ponte
Le moment précis de la ponte de coraux (mois, jour, heure et minute) est régulé par plusieurs paramètres environnementaux [1]. Les chercheurs se sont longtemps focalisés sur la température moyenne de surface de la mer et le cycle lunaire car il s’agissait, pour eux, des principaux facteurs déterminant le mois de la ponte [1].
Un article scientifique publié dans le magasin Biological Letters en 2020 par une équipe de chercheurs japonais, montre les résultats d’une étude menée pendant plus de 5 ans d’analyse des conditions environnementales avant et après les jours de ponte massive.
Les espèces étudiées sont du genre Acropora spp. Le premier facteur analysé a été la température moyenne de l’eau. Les données obtenues ont montré que plus la température se montrait élevée en mer, plus la maturation des gamètes et le déclenchement de la ponte serait accélérée (Figure 3) [2].
L’étude de la vitesse du vent a quant à elle montré qu’un vent fort précédant la période de ponte massive retarderait ce phénomène.
L’étude des facteurs environnementaux influençant la reproduction sexuée chez les coraux offre une meilleure compréhension de cet événement annuel. La température de surface, le vent et surtout la luminosité nocturne jouent un rôle important dans la détermination du jour et de l’heure de la ponte des coraux.
| Facteur environnemental | Rôle dans la ponte |
|---|---|
| Température moyenne de l’eau | Une température plus élevée accélérerait la maturation des gamètes et le déclenchement de la ponte. |
| Vitesse du vent | Un vent fort précédant la période de ponte massive retarderait le phénomène. |
| Luminosité nocturne | Elle participe à la détermination du jour et de l’heure de la ponte. |
| Cycle lunaire | Il contribue à la synchronie de la libération des gamètes. |
Une synchronisation entre colonies de la même espèce
Les colonies de coraux de la même espèce répondent, souvent, de la même façon aux facteurs environnementaux. Cette réponse commune permet à de nombreuses colonies de libérer leurs gamètes au cours d’une même période nocturne.
La synchronisation est régulée par les conditions environnementales, comme la température de l’eau, mais également par les cycles lunaires² ³. La position du soleil et la luminosité nocturne jouent également un rôle dans le déclenchement de la ponte.
Pour les espèces à fécondation externe, la libération des gamètes est souvent synchronisée à la minute entre les individus. Cette précision réduit le décalage entre la présence des ovules et celle des spermatozoïdes dans l’eau.
La ponte synchronisée permet ainsi de réunir dans la même colonne d’eau des gamètes provenant de nombreuses colonies. Elle augmente les occasions de fécondation tout en maintenant le brassage génétique entre individus de la même espèce.
Ponte des coraux à Taiwan
Les menaces qui perturbent l’attraction des gamètes
Néanmoins, il y a de plus en plus d’évidence démontrant que la synchronie de la reproduction des coraux est menacée par des facteurs environnementaux depuis quelques années, ce que plusieurs auteurs appellent une « lutte reproductive » [1].
Le changement climatique, la pollution lumineuse et les perturbateurs endocriniens brouilleraient les signaux environnementaux nécessaires aux cycles de la reproduction des coraux.
Les perturbations dont ils sont victimes, telles que la montée de la température des eaux ou l’acidification des océans, sont de plus en plus fréquentes et intenses [1]. Certains coraux sont résilients face à ces problématiques mais le temps entre chaque perturbation est souvent bien trop court pour leur permettre de s’en remettre [1].
Lorsque les signaux environnementaux sont modifiés, le moment de la maturation des gamètes, de la ponte ou de la libération simultanée peut être affecté. Un décalage entre les colonies réduit alors la probabilité que les ovules et les spermatozoïdes se retrouvent ensemble dans l’eau.
La pollution lumineuse peut notamment modifier les conditions nocturnes perçues par les photorécepteurs du corail. Les perturbateurs endocriniens et les changements de température peuvent également brouiller les mécanismes biologiques associés au cycle reproducteur.
Reproduction sexuée et diversité génétique
La reproduction asexuée génère de nouveaux individus à partir d’une seule colonie parentale, sans aucune production de gamètes (spermatozoïdes ou ovules) ni fécondation.
Ce mode de reproduction peut se faire par différents biais, notamment par le bourgeonnement des polypes, où la division d’un polype donne naissance à deux polypes identiques, ou bien par fragmentation des colonies de coraux.
Les coraux possèdent également la remarquable capacité de se reproduire de façon asexuée, permettant la formation de nouvelles colonies à partir d’un seul individu¹. Ce mode de reproduction peut notamment survenir lorsqu’un fragment de la colonie se détache, sous l’effet des tempêtes, de l’activité des poissons ou simplement de la croissance naturelle de la colonie⁷.
À l’inverse, la reproduction sexuée implique la fusion de gamètes et produit des organismes génétiquement différents des colonies parentales. Cette diversité génétique constitue un avantage important face aux changements environnementaux.
Un corail ayant survécu à un épisode de blanchissement présentera potentiellement des caractéristiques génétiques avantageuses comme la tolérance à la température [1]. Ayant survécu, il sera capable, par reproduction sexuée, de transmettre cette tolérance inscrite dans ses gènes à sa descendance selon la théorie de la sélection naturelle de Darwin.
C’est pourquoi, la restauration par reproduction sexuée est intéressante. En effet, elle favorise naturellement la diversité génétique, point très important pour la survie des coraux [1].
Les enjeux pour les récifs coralliens
25% de la biodiversité marine dépend ou bien vit dans les récifs coralliens et 275 millions de personnes en dépendent directement pour vivre.
Cependant, les perturbations dont ils sont victimes, telles que la montée de la température des eaux ou l’acidification des océans, sont de plus en plus fréquentes et intenses [1]. C’est pourquoi, en plus des actions contre le changement climatique et les perturbations néfastes de l’homme sur l’environnement, il y a aussi un besoin de mener des actions de restauration sur les zones les plus touchées.
La reproduction sexuée peut contribuer au renouvellement des populations en produisant de nouvelles combinaisons génétiques. La réussite de ce processus dépend toutefois de la synchronisation de la ponte, de la qualité des conditions environnementales et de la rencontre effective des gamètes dans l’eau.
Restauration corallienne et reproduction
À ce jour, la plupart des programmes de restauration des coraux utilisent le fait que chaque polype est capable de s’autoreproduire. Cette technique appelée « jardinage corallien », ressemble à la méthode de bouturage d’une plante bien que les coraux soient des animaux.
C’est sur ce principe que le programme de restauration corallienne Yaf Keru est basé. Les fragments de coraux naturellement détachés de leur substrat (que ce soit par des poissons, des tempêtes ou pour la reproduction) sont récupérés et transplantés sur le grillage.
En leur offrant les conditions favorables à leur vie fixée, les fragments coralliens parviennent à se développer.
Coral Guardian pratique une restauration par fragmentation (reproduction asexuée) mais prend en compte les critères si importants de brassage génétique et de coraux pré-adaptés aux stress.
En effet, sur une même structure (Figure 3), nous plaçons des coraux provenant de différentes colonies mères afin de favoriser cette diversité génétique indispensable à la survie des coraux.
Les coraux sont très sensibles aux différentes formes de stress (choc thermique, poissons, plongeurs…). Or il a été prouvé que les coraux ayant vécu un premier stress seront plus résistants face à un second stress et donc plus adaptés pour survivre.
Ces coraux sont plus résilients mais ils ne sont pas indestructibles pour autant. En effet, ils restent sensibles aux stress et peuvent en mourir.
C’est pourquoi Coral Guardian continue, d’une part à optimiser et à améliorer son approche de restauration au fur et à mesure du temps pour favoriser au maximum la survie des coraux.
Tout d’abord, il est important de souligner qu’aucune approche de restauration ne sera couronnée de succès sans des efforts rapides et efficaces en parallèle pour ralentir le rythme du réchauffement et de l’acidification des océans [1].
Enfin, les approches de restauration se doivent d’être viables économiquement et réalisables techniquement pour que la restauration massive soit possible.
Les deux phases du cycle de vie
Une larve microscopique, appelée planula, se forme après la fécondation, dérive dans l’océan, puis se fixe sur le fond de la mer. Elle démarre alors la phase « benthique ».
La phase pélagique correspond à la période durant laquelle les gamètes, les embryons puis les larves sont présents dans l’eau. La phase benthique commence lorsque la planula se fixe sur un substrat et poursuit son développement sous forme de polype.
Chaque polype s’autoreproduit de manière asexuée (sans fécondation) par bourgeonnement [1]. La croissance de la colonie repose ensuite sur la multiplication des polypes, tandis que la reproduction sexuée assure la production de nouvelles générations issues de la rencontre des gamètes.
Le cycle reproducteur associe ainsi deux processus complémentaires : la reproduction sexuée, qui favorise la diversité génétique et la dispersion des larves, et la reproduction asexuée, qui permet l’agrandissement et la régénération des colonies à partir d’un individu ou d’un fragment.