Petits, inaperçus, et pourtant si présents.

Ils nous entourent sans que l’on s’en aperçoive, leurs coquilles sont partie intégrante des grains de sables, des blocs pierres qui constituent certains bâtiments qui nous entourent.

On les retrouve aussi dans les collections de l’Université de Toulouse cachés parfois dans de multiples petites boites de médicaments, d’allumettes, de sucreries, de douceurs, qui ont été remplacés par de toutes petites coquilles fossilisées… Celles des foraminifères.
La collection de paléontologie abrite plusieurs spécimens différents : emprisonnés dans des sédiments (des roches calcaires, des marnes, des grès), libres et conditionnés dans de petits contenants, ou même en coupes dans des lames de microscopes.
Et pour mieux les appréhender, on a des agrandissements pour observer ce qui n’est pas visible à l’œil nu : le travail d’architecte qui se cache derrière ces minuscules tests, des coquilles qui comportent autant de structures complexes et variées que d’espèces.

Une vie dans l’ombre

Ces micro-organismes unicellulaires sont surtout marins. Certains évoluent aussi dans des eaux douces ou dans des eaux saumâtres, mais ils sont bien moins abondants. Ces petits êtres sont caractérisés par leurs tests, qui sont des structures architecturales complexes. Ils sont composés d’une ou plusieurs loges successives, qui se multiplient avec la croissance de la cellule et sont remplis par le cytoplasme. Plus ils vivent dans des eaux profondes plus la taille du test peut être grande.
Ils tirent leurs noms des foramens (ouverture, trou en latin) qui relient généralement les différentes loges du test, et le dernier foramen est ouvert sur l’extérieur. Le test est rarement constitué de matière organique et plus généralement de matière minérale (carbonate de calcium CaCO₃), produite par la cellule ou emprunté à son environnement. Le foramen ouvert sur l’environnement laisse s’échapper ses pseudopodes, qui sont des prolongements rétractables de la cellule. Ceux-ci sont essentiels à son bon fonctionnement, étant donné qu’ils remplissent plusieurs rôles importants : ils lui permettent de se nourrir, de se déplacer dans l’espace et de fabriquer le test.
Le test sert de protection à la cellule, en fonction des espèces, sa taille peut varier mais elle est généralement comprise de 0.1 à 10mm. Certains foraminifères mesurent plusieurs centimètres, mais ce sont des cas exceptionnels. La forme varie en fonction des espèces, certaines espèces ne possède qu’une seule loge, on dit qu’ils sont uniloculaires.^[1] Les genres et les espèces sont définis grâce aux caractères morphologiques des tests : texture, positionnement des loges et des foramens et de leurs ornementations (stries, côtes, tubercules, épines, etc.).

Il existe 2 grands types de foraminifères.

Les planctoniques dérivant dans les eaux, entraînés par les courants, sont apparus au Trias (il y a environ 250 millions d’années). Ils se caractérisent par des tests exclusivement calcaires à loges globuleuses, ils ont un ou plusieurs foramens ouverts sur l’extérieur. Ils vivent exclusivement dans le milieu marin.^[2]
Les benthiques vivent fixés à l’intérieur du substrat ou sont mobiles au fonds de l’eau. On les retrouve dès le Cambrien (il y a environ 600 millions d’années). Ils disposent de tests plus grands et sont plus lourds, de texture variable (agglutinés, hyalins et porcelanés). Ils n’ont généralement qu’un seul foramen ouvert sur l’extérieur. Ils évoluent dans des milieux dont la salinité varie de 4 ‰ à 55 ‰ ce sont les seuls que l’on peut retrouver dans les eaux douces et saumâtres.^[3]

Quelques représentations agrandies de foraminifère. Collection de paléontologie de l’Université de Toulouse.

Le mode de reproduction des foraminifères est…multiple. Si la cellule a assez de forces, elle peut se reproduire de manière asexuée avec la division de la cellule et la réplication de son matériel génétique. Dans le cas contraire, elle peut aussi se reproduire de façon sexuée avec un autre spécimen par fusion des gamètes.
Les foraminifères planctoniques et benthiques ne se nourrissent pas de la même manière. La majorité des benthiques s’alimente à l’aide de leurs pseudopodes qui permettent la capture d’autres micro-organismes, de bactéries ou d’algues. Les foraminifères planctoniques s’alimentent par filtration.^[4] Leur modes alimentaires sont variés : herbivores (algues), suspensivores (particules en suspensions), détritivores (détritus et bactéries), carnivores (foraminifères, copépodes de minuscules crustacés) et omnivores.

Mise en lumière

Les premiers foraminifères sont observés dès l’Antiquité. Si Strabon les décrit comme des petits éclats de pierre ressemblant à des lentilles, personne n’apporte d’hypothèses valables sur leur provenance. Pendant un temps, ils vont être rattachés au groupe des mollusques céphalopodes.
C’est Alcide d’Orbigny qui en 1926 publie le Tableau méthodique des Céphalopodes, où il fait apparaître un ordre nouveau : Les Foraminifères. Il s’intéresse à l’écologie dans laquelle ils évoluent et à leurs modes de vie. Le premier travail qu’Alcide d’Orbigny va réaliser à ce sujet comprend 52 genres et 544 espèces, cette première classification comprend aussi bien des spécimens fossilisés que des espèces retrouvées dans les sédiments actuels. Il va décrire un peu plus de 1000 espèces.
Plus tard, en 1835, suite à la publication de l’ouvrage Recherches sur les prétendus Céphalopodes microscopiques de Félix Dujardin, les foraminifères deviennent une classe et ne sont plus rattachés aux céphalopodes. Dujardin est celui qui découvre leurs natures d’unicellulaires.
Les travaux faits par d’Orbigny vont permettre la création d’une nouvelle discipline : la micropaléontologie qui étudie les micro-organismes ou les micros fragments fossilisés.

Bloc Calcaire Nummulitique. Collection de Paléontologie de l’Université de Toulouse.

Témoins du passé … et du présent.

L’étude des foraminifères constitue une très grande partie de la micropaléontologie. Ils sont notamment utilisés en géologie lors des relevés de sols, puisqu’une fois morts, ils se déposent dans les sédiments. Lors des études stratigraphiques, ils sont fortement utiles : ils permettent entre autres de reconstituer l’écologie d’un milieu, c’est ce que l’on appelle le paléoenvironnement. Les foraminifères sont des bioindicateurs utiles, tout comme les ossements, les coquilles, les pollens, les spores... Ils sont spécialement efficaces pour dater une roche ou une couche de sédiments.
Avant de faire la description du paléoenvironnement, les foraminifères doivent être identifiés. Ils sont particulièrement intéressants pour la datation puisqu’ils disposent d’une évolution rapide à l’échelle géologique et qu’ils disposent de nombreuses espèces. Certaines familles sont particulièrement intéressantes : leurs genres voire leurs espèces étaient là à des époques bien définies.
Les foraminifères à tests minéralisés sont les seuls que l’on retrouve dans les sédiments, puisque ce sont les seuls qui se fossilisent et donc qui se conservent.

Les foraminifères vivants sont toujours étudiés à l’heure actuelle, ils servent lors d’analyses de l’environnement. Ces bioindicateurs permettent notamment d’étudier la qualité de l’eau, puisqu’ils sont très sensibles à la pollution.
Ce n’est pas leur seule utilisation : on peut aussi, grâce à eux, mesurer la santé des récifs. Il existe même un indice pour cette surveillance et cette évaluation : le FoRAM (the foraminifera in Reef Assessment and Monitoring Index). Étant donné que les foraminifères ont les mêmes besoins en qualité d’eau que les coraux, en les analysant on peut savoir si les conditions sont favorables à l’expansion et à la reconstitution des récifs.

Nummulites issues d'un gisement à Fabrezan. Collection de Paléontologie de l’Université de Toulouse.

Agents dans l’environnement

Les foraminifères planctoniques sont essentiels au cycle du carbone océanique. Ils constituent une partie du plancton qui dispose d’une coquille en carbonate de calcium (CaC0₃), aussi appelés planctons calcifiants. Mais avec le réchauffement et l’acidification des eaux, ils sont en déclin et sont obligés de migrer vers des zones plus fraîches, plus profondes ou vers les pôles pour y échapper. Cependant ils ne sont pas en capacité de nager à contre-courant et leur vitesse moyenne est lente puisqu’elle ne dépasserait pas plus de 10 km par an. Malgré leur déplacement, le réchauffement climatique et l’acidification de l’eau ont un impact sur leur diversité et sur leur abondance. En 80 ans 25 % de la population a disparu.^[5]
L’acidification est celle qui les impacte surement le plus. Plus le milieu dans lequel ils évoluent est acide, plus il attaque les tests. Ceux-ci se retrouvent fragilisés, ils sont plus fins, plus petits et peuvent être déformés. Ce ne sont pas uniquement les foraminifères planctoniques qui sont touchés par le phénomène, mais l’ensemble des organismes qui disposent d’une coquille ou d’une carapace en carbonate de calcium, ce qui est le cas de la majorité des mollusques et des crustacés.
Les répercussions sur leur reproduction sont directes : ils consommeraient plus d’énergie à maintenir leurs tests qu’à se reproduire. Les espèces des zones tropicales sont les premières impactées. Leur disparition progressive pourrait entraîner la réduction du carbone piégée dans les fonds marins.

Les foraminifères constituent 10 % du plancton. Et le plancton dans sa globalité représente 90% de la biomasse totale des océans. Le plancton transporte naturellement le carbone de la surface vers les fonds marins, il absorbe une partie du gaz et une fois en fin de vie celui-ci vient se déposer dans les fonds marins.^[6] Leur disparition réduirait ainsi le stockage du carbone dans les fonds marins, la réduction de l’absorption du gaz aurait ainsi un impact direct sur les écosystèmes marins.

Plusieurs foraminifères benthiques vivent en relation symbiotique : ils forment une association avec un autre organisme et ce rapport leur est favorable à tout deux. Cette relation peut notamment s’établir avec des algues. Une relation établit avec une algue permet aux foraminifères d’obtenir une source d’énergie grâce à la photosynthèse et leur procure également un milieu sûr car l’activité photosynthétique fait augmenter le pH localement autour du foraminifère. Mais ce n’est qu’une solution très provisoire à l’acidification des eaux.

L’impact de leur disparition a d’autres effets, qu’ils soient benthiques ou planctoniques, ils représentent un des premiers éléments de la chaîne alimentaire marine, pour les gastéropodes, les mollusques, les crustacés, les poissons. Ainsi la diminution de leur population déstabilise considérablement l’écosystème. Et cela se répercute aussi sur les activités humaines liés aux océans (pêche et aquaculture).^[7]

Alors qu’ils ont été témoins de 5 extinctions de masses, ils pourraient ne pas survivre à la sixième qui est en cours. « Les chercheurs estiment que d'ici la fin du XXI^e siècle, de nombreuses espèces de foraminifères planctoniques pourraient être confrontées à des conditions environnementales sans précédent, dépassant potentiellement leurs seuils de survie. »^[8]

Rédaction : Sarah Marchioni, Service Jardin Botanique et Collections Scientifiques, Université de Toulouse.

Crédits Photos :
Alain Couette ; Tests de foraminifères extraits du sable de la plage de Ngapali (Myanmar) 22 Octobre 2007.
Jardin Botanique Collection Scientifique, Université de Toulouse ; Sarah Marchioni.

[1] NEUMANN, M. (s. d.). FORAMINIFÈRES : Le test. Encyclopædia Universalis. https://www.universalis.fr/enc...

[2] BOURDILLON C. Les foraminifères benthiques comme bioindicateurs de pollution en milieu littoral | 1994 BRGM https://infoterre.brgm.fr/rapp...

[3] BOURDILLON C. Les foraminifères benthiques comme bioindicateurs de pollution en milieu littoral | 1994 BRGM https://infoterre.brgm.fr/rapp...

[4] Foraminifères | Geologyscience (s. d.). https://fr.geologyscience.com/...éologie/paléontologie/foraminifères/

[5] Le changement climatique : une menace avérée pour le plancton calcifiant | CNRS Terre & Univers. (2024b, novembre 22). CNRS Terre & Univers. https://www.insu.cnrs.fr/fr/cn...

[6] L’océan stockerait davantage de carbone qu’estimé dans les précédentes études | CNRS. (s. d.). CNRS. https://www.cnrs.fr/fr/presse/...

[7] The Plankton Manifesto - A call for Plankton-Based Solutions to address The Triple Planetary Crisis (biodiversity, climate & pollution) | UN Global Compact. (s. d.). https://unglobalcompact.org/li...

[8] Le changement climatique : une menace avérée pour le plancton calcifiant | CNRS Terre & Univers. (2024b, novembre 22). CNRS Terre & Univers. https://www.insu.cnrs.fr/fr/cn...