Entretien avec Colomban de Vargas, directeur de recherche au CNRS, auteur correspondant de l’article paru ce mois dans Cell sur la biologie des systèmes microbiens planétaires et directeur scientifique de la mission Bougainville.

Vous défendez, dans Cell, une « biologie planétaire ». De quoi s’agit-il ?

C’est une biologie des systèmes microbiens à l’échelle de la planète. Nous partons d’une idée simple : les microbiomes de la Terre ne sont pas des mondes séparés. Ils forment un continuum qui relie les océans, les sédiments, les sols, l’atmosphère et les organismes hôtes. Les interactions entre micro-organismes, et avec leur environnement, génèrent de grandes fonctions écosystémiques qui régulent la biosphère. Les unités d’analyse de la biologie planétaire sont donc les molécules et les cellules. L’objectif est double : comprendre les mécanismes d’écologie et d’évolution à cette échelle, et prédire comment ces systèmes réagiront aux changements environnementaux, qu’ils soient naturels ou liés à nos activités. Cela suppose de changer de regard, car les concepts de l’écologie et de la biologie ont été construits surtout à partir des organismes visibles et multicellulaires, essentiellement les animaux et les plantes terrestres, qui ne sont apparus que relativement récemment sur l’échelle de l’évolution du vivant

Quels outils soutiennent cette ambition ?

D’abord les approches moléculaires et cellulaires, associées aux méthodes multi-omiques environnementales, qui permettent de mesurer l’ADN, les ARN, les protéines et les petites molécules, ainsi que les structures cellulaires, directement dans les écosystèmes. Ensuite l’intelligence artificielle et la modélisation, nécessaires pour passer de milliards de données hétérogènes à des prédictions. Mais rien de cela ne peut se faire sans le terrain et l’expérimentation : laboratoires mobiles pour apporter les technologies de pointe au plus proche du vivant in-situ, écotrons où l’on contrôle température, humidité ou composition de l’atmosphère, et réseaux fédérés pour harmoniser les protocoles. Et puis encore et surtout : des données ouvertes et standardisées, partagées à l’échelle mondiale. L’initiative TREC et l’expédition Tara Europa sont pionniers en la matière : 115 transects explorés entre terre et mer, plus de 90 institutions de 30 pays impliquées, plus de 70 000 échantillons collectés suivant 200 protocoles standardisés.

Quels freins  contraignent la biologie planétaire ?

La fragmentation, sous toutes ses formes : conceptuelle, scientifique, technologique, logistique et politique. Les disciplines parlent rarement la même langue, les protocoles de biologie diffèrent d’un laboratoire à l’autre, et l’accès aux milieux reste difficile, essentiellement pour des raisons géopolitiques. Il y a aussi un frein de moyens : une telle approche exige des programmes et des financements de long terme, ouverts et équitables. Un laboratoire isolé ou un projet de trois ans ne suffit pas pour observer et modéliser une planète vivante!

Comment la mission Bougainville s’inscrit-elle dans cette démarche ?

Elle en est une application concrète et très originale. Lancée à Roscoff en septembre 2023, la mission Bougainville engage et lie des communautés existantes – étudiants et chercheurs du monde académique (Sorbonne Université et CNRS), et marins de la Marine nationale – autour de protocoles biologiques relativement faciles à déployer sur le terrain et permettant de mesurer la biodiversité cellulaire des microbiomes aquatiques. Ce décloisonnement permet non seulement de fusionner les savoirs scientifiques et maritimes pour un travail de terrain optimal, mais aussi de surpasser plusieurs axes de fragmentation logistique, géopolitique, et financière, pour créer une infrastructure frugale de biologie de l’océan planétaire potentiellement pérenne et ayant une empreinte carbone très réduite.

Le nouveau statut d’”Officiers Aspirants Biodiversité” créé par la Marine pour la mission Bougainville, et les 11 millions de km² de la France océanique planétaire, sont des ingrédients décisifs de ce ‘macroscope’ unique. Bien sûr il a fallu lever des obstacles culturels entre les mondes académiques et militaires pendant la phase pilote de la mission (2023 – 2025); mais ceux-ci ont été largement surmontés par la soif d’exploration et la curiosité que partagent les marins et les chercheurs, et aussi par la beauté des microbiomes océaniques, et le sens d’un engagement collectif pour une nouvelle connaissance universelle. D’ici à 2030, nous devrions avoir exploré plus de 1 500 sites – et donc états du microbiome planctonique – à travers les dimensions spatiales, temporelles, et environnementales des océans Indien et Pacifique. Un jeu de donnée inédit pour comprendre comment les micro-organismes s’auto-organisent, s’adaptent, et évoluent en fonctions des courants, des effets d’îles et des monts sous-marins, des phénomènes climatiques naturels comme El-Nino, mais aussi des pollutions locales, et des changements climatiques liés aux activités humaines comme les canicules marines.