Microalgues des Alpes – ALPALGA

Le projet ALPALGA porte sur les algues vertes présentes dans les écosystèmes de haute altitude, leur biodiversité, écophysiologie et impact sur la dynamique de fonte des neiges. Les analyses seront réalisés sur des sites proches du col du Lautaret, de 1000 à 3000 m d'altitude. Le projet bénéficie du soutien logistique unique d'une station de recherche en altitude (Jardin du Lautaret) et regroupe des experts en biodiversité et biogéographie des zones de montagne (LECA), biologie des algues, métabolisme et photosynthèse (LPCV), évolution climatique des zones couvertes de neiges et des glaciers (CNRM/Centre d'Etude de la Neige) et processus de rétroaction neige/climat dans les environnements polaires (IGE). Les experts du CNRM (Centre d’Etude de la Neige) aideront à extraire les paramètres pour implémenter le modèle de manteau neigeux SURFEX/Crocus.

Les résultats comprennent des avancées sur la détection des microalgues à différentes altitudes grâce à l'ADN environnemental, la collecte et l'identification de nouvelles espèces d'algues et de champignons microscopiques, la collecte d'échantillons vivants cultivés ensuite au laboratoire, le séquençage complet de génomes d'espèces de microalgues et d'une levure des neiges. Parmi les résultats les plus saillants, on compte le déchiffrage des traits adaptatifs de l'algue des neiges dominantes, Sanguina nivaloides, à l'échelle de son architecture cellulaire (article Nature Communication 2023), la découverte du rôle écologique d'un champignon microscopique, Phenoliferia psychrophenolica, dans la dynamique de fin de bloom d'algues des neiges et des glaciers (Communications Biology 2025), la télédétection et première cartographie des neiges rouges dans les alpes grâce à l'imagerie produite par Sentinel-2 sur cinq ans (PNAS 2024), le séquençage génomique de plusieurs espèces essentielles (G3 Genes|Genomes|Genetics 2024 et articles en préparation).

Avancer la compréhension de la biologie des algues des neiges, grâce aux données génomiques. Avancer dans l'étude de la structuration spatiotemporelle des populations d'algues des neiges et des espèces microbiennes associées (grâce à des approches participatives). Comprendre les liens fonctionnels entre les microbiomes de la cryosphère, les habitats connexes (sols, réseaux hydriques, atmosphère), et les cycles biogéochimiques. Comprendre le rôle dans les territoires de montagne en transition.

2 articles

Les microorganismes photosynthétiques sont appelés «microalgues» ou phytoplancton. Le phytoplancton comprend divers groupes d'espèces dans deux domaines du vivant, les bactéries et les eucaryotes. Un groupe eucaryote, les Chlorophyta (ou algues vertes), est remarquable car la majorité des espèces peuple les écosystèmes terrestres, des zones humides aux zones sèches, jusqu’à la couverture neigeuse.

Notre connaissance de la biodiversité des Chlorophyta dans les écosystèmes de montagne est pauvre. Les algues sont des organismes pionniers qui peuvent se propager dans les zones ouvertes par le retrait des glaciers. En tant que producteurs primaires, elles sont probablement critiques dans la dynamique des écosystèmes. Sans étude spatio-temporelle, nous ne sommes pas capables d'évaluer si cette biodiversité est affectée par le changement climatique et comment. Les algues vertes sont généralement détectées dans la neige après leur prolifération et la formation de cellules résistantes contenant un pigment caroténoïde rouge. Plusieurs espèces de Chlorophyta sont capables de se développer dans les «neiges rouges». Leur devenir après la fonte des neiges et leur capacité à occuper d'autres habitats sont inconnus. En outre, il a été démontré que la présence d'algues dans la neige diminuait l'albédo (réflexion de la lumière), accélérant la fonte.

Le projet ALPALGA porte sur les algues vertes présentes dans les écosystèmes de haute altitude, leur biodiversité, écophysiologie et impact sur la dynamique de fonte des neiges. Les analyses seront réalisés sur des sites proches du col du Lautaret, de 1000 à 3000 m d'altitude. Le projet bénéficie du soutien logistique unique d'une station de recherche en altitude (SAJF) et regroupe des experts en biodiversité et biogéographie des zones de montagne (LECA), biologie des algues, métabolisme et photosynthèse (LPCV), évolution climatique des zones couvertes de neiges et des glaciers (CNRM) et processus de rétroaction neige/climat dans les environnements polaires (IGE). Les experts du CNRM (Centre d’Etude de la Neige) aideront à extraire les paramètres pour implémenter le modèle de manteau neigeux SURFEX/Crocus.

Le projet répond à 3 défis: (1) l'évaluation de la biodiversité dans des habitats représentatifs de hautes altitudes, par analyse d'ADN environnemental; (2) l’isolement d’échantillons vivants pour des caractérisations écophysiologiques en relation avec les paramètres environnementaux et (3) la caractérisation de la dynamique des algues dans la neige et l’extraction de paramètres pour le modèle SURFEX/Crocus. Le plan de travail s’articule en 4 workpackages: (WP1) collecte, dans des écosystèmes représentatifs de haute altitude, d’échantillons pour les études d’ADN environnemental et la mise en culture de microalgues; (WP2), évaluation de la biodiversité à l’aide de marqueurs ADN; (WP3) culture, séquençage génomique et études écophysiologiques de taxons représentatifs; et (WP4) études écophysiologiques dans la neige et amélioration du modèle SURFEX / Crocus. Le projet est basé sur des données préliminaires étayant la faisabilité du plan de travail.

Parmi les résultats, nous prévoyons d'établir la première évaluation de la biodiversité des algues vertes dans les environnements alpins, de déduire les déterminants moléculaires de l'acclimatation et de l’adaptation des algues à l’aide d’études comparatives génomiques et biologiques, et de proposer les bases physiologiques de l'établissement des microalgues dans les habitats de montagne. La dynamique des algues dans le couvert neigeux aidera à améliorer les modèles d’impact et de prédiction de l’évolutions climatiques en haute altitude, et, à plus long terme, à poser la question des réseaux fonctionnels d'espèces. En raison du mode de vie fascinant des algues des neiges et de l'avancement prévu des connaissances, le plan de diffusion comprend des publications et des communications scientifiques, ainsi qu'un programme de sensibilisation du public.