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Et intelligentes !

Comme tous les autres phytoplanctons, la diatomée tire sa subsistance des minéraux dissous dans l’eau. Son innovation a été de capter en particulier la silice et d’en faire une délicate enveloppe de verre autour sa cellule : la frustule. Le verre de silice est solide et transparent et constitue une coque qui la protège tout en laissant passer la lumière nécessaire à la photosynthèse. Chaque espèce de diatomée fabrique une architecture de silice originale, avec une diversité de formes incroyable.


Pour construire sa boîte avec de la silice, la diatomée a eu cette « intelligence », cette opportunité, de la faire en verre. Les hommes, pour fabriquer du verre, doivent chauffer le sable siliceux à une température de 1550°C. La diatomée réalise son verre à 10 ou 15°C et même moins (0 à 10°C), par exemple sous la calotte glaciaire. Cela semble surprenant et c’est d’ailleurs une énigme pour les scientifiques : comment un phytoplancton, unicellulaire, peut être capable de fabriquer une carapace en verre à température ambiante ? L’homme cherche comment, la nature le fait depuis des centaines de millions d’années !



Aujourd’hui, les chimistes savent imiter cette méthode de « chimie douce » pour élaborer du bioverre. Ils envisagent aussi des applications innovantes pour ce verre biologique, résistant, bien toléré par l’organisme et dont la porosité est ajustable. Des microbilles de bioverre pourraient être utilisées comme diffuseurs de médicaments dans l’organisme.

Baguette magique


La silice a vraiment été la baguette magique pour l’évolution du plancton jusqu’aux diatomées. Après l’oxygène, la silice est l’élément le plus abondant sur terre, puisqu’elle est le constituant majoritaire de la croûte terrestre. Mais, à l’origine, elle était prisonnière des roches ou des sédiments. Tant qu’elle y était piégée, les diatomées ne pouvaient apparaître. Pour l’en libérer, il fallait un broyeur de silice : les volcans ont joué ce rôle, dispersant les minéraux de la croûte terrestre dans les océans. Puis, l’épuration des eaux et l’apport d’oxygène par les cyanobactéries ont permis, à un moment donné, à une algue de capturer cette silice et, par photosynthèse, de s’en fabriquer une carapace. La diatomée était née !

L’apparition de cette espèce capable de se fabriquer une capsule en verre a été une grande évolution dans l’écologie du phytoplancton. Les cyanobactéries n’ont qu’une membrane souple, un peu élastique, déformable avec la pression, fragile. La frustule des diatomées est rigide, en verre très solide. Certains zooplanctons prédateurs reculent devant les diatomées à cause de leur carapace épaisse qu’ils n’arrivent pas à croquer ni à digérer. Certaines espèces (huîtres, copépodes…) les avalent, les trient, mangent ce qu’il y a dans la boîte puis la rejettent. En laboratoire, si l’on veut extraire la partie végétale d’une diatomée, on doit briser le verre par ultrasons, car même au mixer, on n’y arrive pas. La frustule peut être indigeste !


Le verre des diatomées résiste au temps. Devenu sédiment, après des centaines de millions d’années et sous des compressions de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur, la boîte est intacte. Cela fait l’objet d’études scientifiques très compliquées : comment ces micro-organismes de quelques microns ont-ils réussi à produire du verre aussi résistant ?



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