Le rythme des abysses, ou comment les créatures qui vivent dans une nuit perpétuelle se repèrent dans le temps

La plupart des êtres vivants sur Terre, qu'il s'agisse de plantes, d'animaux ou de micro-organismes, suivent un rythme biologique lié à l'alternance du jour et de la nuit. Ce cycle de 24 heures, appelé rythme circadien, est régulé par une horloge interne qui se synchronise avec des signaux externes, principalement la lumière. Cette horloge interne permet d'organiser des fonctions essentielles comme le sommeil, la digestion ou la reproduction. Par exemple, les humains produisent de la mélatonine, une hormone favorisant l'endormissement, dont le taux varie selon l'heure de la journée. Ce mécanisme est universel chez les espèces exposées à la lumière du jour, mais qu'en est-il des créatures vivant dans l'obscurité permanente des abysses ?

Entre 200 et 1 000 mètres de profondeur, une zone appelée zone crépusculaire, subsiste une lumière résiduelle provenant du Soleil et de la Lune. Cette lumière, bien que très atténuée, reste suffisante pour synchroniser certaines fonctions biologiques des espèces vivant à cette profondeur. Par exemple, des oursins, des étoiles de mer, des anémones et des coraux libèrent leurs larves de manière massive lors de la pleine lune ou de la nouvelle lune, selon l'espèce. Ce phénomène a été observé dans des études publiées dans des revues scientifiques comme Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. Cependant, au-delà de 1 000 mètres, cette lumière cyclique disparaît totalement, rendant plus complexe la compréhension des rythmes biologiques dans ces milieux.

Dans les profondeurs océaniques, où la lumière est absente, les espèces utilisent d'autres repères temporels, appelés Zeitgebers (terme allemand signifiant 'donneurs de temps'). Ces signaux ne sont pas liés à la lumière, mais à d'autres phénomènes rythmiques comme les marées. Par exemple, le cycle lunaire influence les courants marins, même à grande profondeur, créant des variations de courant perceptibles jusqu'à 4 800 mètres. Ces variations peuvent synchroniser des fonctions biologiques, comme le sommeil ou l'activité alimentaire. Une étude a montré que des poissons comme le grenadier (Coryphaenoides armatus) et l'anguille de haute mer (Synaphobranchus kaupii) présentent des rythmes de production de mélatonine, une hormone liée au sommeil, avec une périodicité de 12 heures, suggérant une influence des marées.

Les marées ne se limitent pas à influencer les courants en surface : elles génèrent également des marées internes, un phénomène complexe résultant de l'interaction entre les marées de surface et la topographie du fond marin. Ces marées internes créent des variations rythmiques de courant et de température, qui servent de repères temporels aux espèces des grands fonds. Par exemple, une étude utilisant des caméras sur le fond marin à 2 170 mètres de profondeur a révélé que le ver tubicole (Ridgeia piscesae) déploie son panache branchial selon un rythme de 6 heures, synchronisé avec les marées. De même, la moule (Bathymodiolus azoricus) et la crevette hydrothermale (Rimicaris leurokolos) présentent des rythmes moléculaires et comportementaux calés sur ces cycles.

Même dans les profondeurs, les espèces ne se nourrissent pas en continu. Des rythmes alimentaires ont été observés chez des crustacés et des poissons vivant au-delà de 1 000 mètres. Par exemple, des crabes (Geryon longipes) se nourrissent préférentiellement à l'aube, tandis que des crevettes (Plesionika martia) étalent leur prise alimentaire sur la matinée. Chez trois espèces de poissons osseux méditerranéens, comme le grenadier méditerranéen (Coryphaenoides mediterraneus), l'activité alimentaire suit un rythme journalier, probablement lié aux migrations verticales de leurs proies. Ces proies remontent vers la surface la nuit et redescendent dans la zone crépusculaire le jour, contraignant leurs prédateurs à adapter leur rythme alimentaire.

Les saisons influencent également la vie dans les abysses, notamment la reproduction des espèces profondes. Longtemps considérée comme continue, la reproduction est en réalité souvent synchronisée avec des périodes précises de l'année. Par exemple, des études menées depuis les années 1960 ont montré que des étoiles de mer, des isopodes, des bivalves et des crustacés produisent leurs gamètes (cellules reproductrices) à des moments spécifiques, optimisant les chances de fécondation. Cette synchronisation coïncide souvent avec des périodes de productivité accrue en surface, comme les efflorescences de phytoplancton au printemps et en été. Ces microalgues, visibles depuis l'espace, tombent ensuite vers les profondeurs sous forme de neige marine, fournissant une source de nourriture essentielle pour les adultes et les larves.

Les rythmes biologiques des espèces profondes varient selon leur environnement. Par exemple, les crabes de la famille des Bythogréidés vivant dans le gyre subtropical du Pacifique sud, où les efflorescences de phytoplancton sont rares, présentent une reproduction plutôt continue. En revanche, les espèces de la ride est-pacifique, où les efflorescences sont fréquentes, ont une reproduction saisonnière. Cette adaptation montre que les rythmes biologiques des abysses sont flexibles et dépendent des conditions locales. Ces découvertes soulignent la complexité des écosystèmes profonds et la nécessité d'étudier davantage la chronobiologie en milieu marin.