Les coraux comme modèles d'énergie circulaire...

Proche collaborateur du prince Albert II de Monaco notamment sur les questions de préservation des océans, Robert Calcagno s'est penché dans un récent ouvrage sur le corail pour lequel œuvre plus particulièrement la Principauté.
Alors qu’une troisième vague de blanchissement, provoquée par le réchauffement climatique, menace un peu plus la Grande Barrière de corail australienne, Libération a interrogé Robert Calcagno, directeur général de l’Institut océanographique de Monaco et coauteur du récent livre Corail, un trésor à préserver, qui explique notamment pourquoi ces animaux sont un modèle de vertu écologique pour nous, humains.

En quoi le processus clé de symbiose du corail et de l’algue zooxanthelle est-il inspirant pour nos villes du futur ?
Les coraux développent de larges constructions récifales dans des zones «oligotrophes» pauvres en éléments nutritifs grâce à leur capacité à vivre en symbiose avec les «zooxanthelles», des microalgues photosynthétiques. Charles Darwin, lors de son voyage à bord du Beagle du 1831 à 1836, observa des récifs coralliens foisonnant de vie au milieu de l’immensité de l’Océan tropical pauvre en nutriments, un paradoxe qui continue à fasciner les scientifiques et nous livre un modèle d’inspiration pour penser nos sociétés du futur.
Les zooxanthelles, localisées à l’intérieur des cellules des polypes, peuvent transférer de 75 à 95% des produits de leur photosynthèse au corail qui les abrite ; un vrai «carburant» pour son métabolisme. La photosynthèse des microalgues est liée à la biominéralisation, une autre fonction du corail, c’est-à-dire son aptitude à construire un squelette calcaire biominéral. Les coraux sont des «organismes ingénieurs». Les tissus des coraux abritent une grande diversité de bactéries qui jouent un rôle physiologique important. L’ensemble des associations coraux-zooxanthelles-bactéries forme une unité fonctionnelle, un «super-organisme» appelée «holobionte». 
Les coraux s’épanouissent grâce au double mécanisme calcification-photosynthèse. Ils sont eux-mêmes une source de nourriture pour de nombreuses espèces. En étant mangés ou en produisant des matières qui bénéficieront à une multitude d’organismes, ils sont la base du fonctionnement du récif. Les étoiles de mer telle l’invasive étoile couronne du christ (Acanthaster planci) – elle-même prédatée par le poisson Napoléon –, les mollusques gastéropodes se régalent de leurs polypes, ainsi que de nombreux poissons, poissons-papillons ou les fameux poissons-perroquets, des recycleurs infatigables, sans oublier les tortues marines comme la tortue imbriquée, qui croque le corail et sera elle-même mangée par les requins-tigres. Le corail excrète aussi du mucus composé de glucides et protéines qui se disperse dans la colonne d’eau et offre une nourriture aux habitants du récif, notamment aux filtreurs et aux décomposeurs. Cette matière organique est fondamentale au fonctionnement de l’écosystème car elle soutient la production biologique et participe au recyclage des éléments essentiels comme l’azote ou le phosphore.

Un véritable processus d’économie circulaire à faire pâlir nos sociétés humaines…
Parce qu’ils sont des communautés extrêmement productives qui optimisent l’énergie et la matière, les récifs coralliens sont en effet des modèles de cités écologiques et d’économie circulaire, une source d’inspiration précieuse pour nos cités contemporaines en recherche de solutions durables. Le biomimétisme et la «bio-inspiration» (certains chercheurs considèrent qu’on ne copie pas la nature mais qu’on s’en inspire) consistent à étudier la nature sous ses innombrables formes (animaux, plantes, champignons, micro-organismes, écosystèmes) et à en tirer des développements technologiques afin de concevoir des stratégies mais aussi des matériaux ou des procédés novateurs qui polluent moins et consomment moins d’énergie, mais sont également plus sûrs, de meilleure qualité et moins chers. 
En matière d’énergie par exemple, l’une des voies de la bio-inspiration est de mieux comprendre la photosynthèse afin de mieux tirer parti de cette abondance solaire. Chaque heure, le Soleil envoie sur la Terre 170 000 TWh d’énergie (ce qui correspond à peu près à l’énergie consommée au niveau mondial en un an). C’est la source quasi unique d’énergie dans la nature, pour les plantes et les zooxanthelles des coraux (il ne faut pas oublier les écosystèmes profonds privés de lumière où l’énergie provient d’autres sources). La photosynthèse artificielle et l’utilisation du glucose comme moyen de stockage de l’énergie ou comment produire des sucres avec de l’énergie solaire (ce que font les plantes) seraient des processus clés de la transition énergétique et de la transition écologique.

Le corail est aussi une source d’inspiration dans le domaine de la construction. La biominéralisation est un phénomène naturel qui s’effectue à température ambiante et permet la fabrication d’une matrice organique aussi rigide que le kevlar. Nous sommes encore loin de pouvoir fabriquer artificiellement un biominéral aussi performant. Le corail pourra fournir ainsi une source d’inspiration dans les domaines de la fabrication de céramiques solides et résistantes aux déformations (dans le domaine médical par exemple), des processus industriels très gourmands en énergie. De la même manière, certains cimentiers pourraient produire un béton armé naturel, ne contenant pas de ciment et «propre» (proche de zéro émission de carbone) en s’inspirant du corail qui, grâce à la photosynthèse réalisée par les zooxanthelles, recycle le gaz carbonique issu de la biominéralisation.

L’architecture tridimensionnelle du récif pourrait, elle aussi, nous aider. En s’inspirant de la symbiose entre coraux et zooxanthelles, les architectes de l’agence parisienne XTU, Anouk Legendre et Nicolas Desmazières, ont imaginé d’installer sur les façades exposées au soleil des murs-rideaux composés de bioréacteurs permettant la production de microalgues. Non seulement cette épaisseur d’eau contribuerait à la régulation thermique des immeubles, mais les algues ainsi cultivées à la verticale pourraient être valorisées pour leurs propriétés nutritives ou énergétiques. Le principal enseignement que nous devrions tirer de la nature et de l’écosystème corallien est donc bien celui de leurs cycles : réutiliser, recycler, retraiter, valoriser. Ces actions sont essentielles car tout modèle non circulaire et notre «cher» modèle d’économie linéaire ne sauraient durer indéfiniment.

Quels autres domaines inspirent-ils ?
Le domaine médical s’intéresse aux récifs coralliens depuis longtemps. Les particularités des organismes marins en font une réserve encore peu explorée de voies thérapeutiques pour le futur. Depuis des millions d’années, le milieu marin et en particulier le récif corallien vivent en effet une course aux armes chimiques ! Dans un milieu hautement compétitif, les organismes produisent des métabolites et des médiateurs chimiques qui jouent un rôle fondamental dans la structuration et le fonctionnement des écosystèmes, par exemple dans la compétition pour l’espace, la colonisation des surfaces, la défense contre la prédation, la séduction pour la reproduction, etc. Ces attractants ou répulsifs présentent un grand intérêt dans différents domaines relevant de la chimie pour le vivant (santés humaine et animale, cosmétique, phytopharmacie, peintures antifouling…).

Plus de mille composés isolés d’organismes marins présentent ainsi des actions antivirales et selon une étude récente, la griffithsine, une protéine isolée de l’algue rouge du genre Griffithsia sp, est considérée comme un potentiel inhibiteur de certains coronavirus en inhibant leurs protéines à pointe, à l’origine de leur aspect en couronne, et empêche ainsi leur entrée dans les cellules hôtes.
La société marseillaise Coral Biome s’intéresse particulièrement à la palytoxine (produite par des coraux mous du genre Palythoa, ordre des Zoanthaires), une molécule hautement toxique utilisée en traitement contre certains cancers. De nombreux composés, actuellement en développement clinique pour des activités anticancéreuses, ont été isolés des ascidies coloniales Didemnum molle, invertébrés marins sessiles communs vivant au sein du récif corallien. Autant de pistes porteuses d’espoir, inspirées par ce que la nature a de meilleur à nous offrir.
Selon Mme Aurore Coulaud - Liberation - mardi 31 mars 2020