Les glaciers, tout comme le pergélisol, fondent, mis en fusion par la dégradation climatique. Un phénomène qui s’accélère et se déroule, dans plusieurs régions du monde, sous nos yeux. De la bouillasse qui en résulte, d’anciennes créatures émergent, sortant, comme dans un film d’horreur de la torpeur de leurs siècles de glace. Une mégafaune que l’on croyait éteinte, incroyablement conservée, comme le rhinocéros laineux, ou les restes d’un loup géant vieux de 40 000 ans. Des mousses vieilles de plusieurs siècles ont pu revenir à la vie dans la chaleur nouvelle. Tout comme ces minuscules vers ronds vieux de 42 000 ans. Des bactéries vénérables, âgées de plus de 750 000 ans, ressuscitent. Mais ce qui inquiète le plus, ce sont ces virus que l’on croyait disparus à tout jamais qui pourraient revenir nous hanter et trouver de nouvelles combinaisons d’expansion.
Les glaciers sont des glaces anciennes. Lorsqu’ils se sont formés il y a des milliers ou des dizaines de milliers d’années (voire un million d’années), ils sont devenus des capsules temporelles de leur environnement, emprisonnant dans leur matrice des matières organiques, des roches et des agents pathogènes. Et, à mesure que les glaciers (ou le pergélisol) fondent sous l’effet du changement climatique, ils libèrent ces mêmes éléments dans notre monde en mutation rapide. « La fonte n’entraînera pas seulement la perte de ces anciens microbes et virus archivés, mais elle les libérera également dans les environnements à venir », ont expliqué des chercheurs dans une étude publiée l’année dernière, dirigée par le premier auteur et microbiologiste Zhi-Ping Zhong de l’université d’État de l’Ohio.
Grâce aux techniques de métagénomique et aux nouvelles méthodes de stérilisation des échantillons de carottes de glace, les chercheurs sont en mesure de mieux comprendre ce qui se cache exactement dans le froid. Dans cette étude, l’équipe a pu identifier une archive de dizaines de virus uniques vieux de 15 000 ans provenant de la calotte glaciaire de Guliya, sur le plateau tibétain, et comprendre leurs fonctions. « Ces glaciers se sont formés progressivement et, avec la poussière et les gaz, de très nombreux virus se sont également déposés dans cette glace », rappelle le microbiologiste. Ces microbes représentent potentiellement ceux présents dans l’atmosphère au moment de leur dépôt, explique l’équipe dans son article publié dans la revue Microbiome.
Des études antérieures ont montré que les communautés microbiennes sont en corrélation avec les changements dans les concentrations de poussière et d’ions dans l’atmosphère, et peuvent également indiquer les conditions climatiques et environnementales de l’époque. Dans ces archives congelées des temps anciens, à 6,7 kilomètres au-dessus du niveau de la mer en Chine, les chercheurs ont découvert que 28 des 33 virus qu’ils ont identifiés n’avaient jamais été vus auparavant. « Ce sont des virus qui auraient prospéré dans des environnements extrêmes », explique le microbiologiste Matthew Sullivan, de l’université d’État de l’Ohio, avec « des signatures de gènes qui les aident à infecter des cellules dans des environnements froids – des signatures génétiques tout à fait surréalistes sur la façon dont un virus est capable de survivre dans des conditions extrêmes ».
En comparant leurs séquences génétiques à une base de données de virus connus, l’équipe a constaté que les virus les plus abondants dans les deux échantillons de carottes de glace étaient des bactériophages qui infectent Methylobacterium – des bactéries importantes pour le cycle du méthane dans la glace. « Ces virus congelés proviennent probablement du sol ou des plantes et facilitent l’acquisition de nutriments pour leurs hôtes », conclut l’équipe.
Si le spectre des virus anciens semble particulièrement inquiétant après la pandémie de Covid-19, le plus grand danger réside dans ce que la fonte des glaces libère d’autre – d’énormes réserves de méthane et de carbone séquestrés. Mais il est clair que la glace pourrait aussi nous éclairer sur les changements environnementaux passés, ainsi que sur l’évolution des virus. « Nous savons très peu de choses sur les virus et les microbes dans ces environnements extrêmes, et sur ce qui s’y trouve réellement », a expliqué le spécialiste des sciences de la Terre Lonnie Thompson, qui a souligné que de nombreuses questions importantes restaient sans réponse. « Comment les bactéries et les virus réagissent-ils au changement climatique ? Que se passe-t-il lorsque nous passons d’une période glaciaire à une période chaude comme celle que nous vivons actuellement ? » Beaucoup de choses restent encore à explorer.
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Rencontres à hauts risques
A l’autre bout du monde, dans le Haut-Arctique canadien, le changement climatique fait se rencontrer des virus et des hôtes potentiels dans de nouvelles combinaisons, selon une recherche récemment publiée. Chaque nouvelle interaction augmente le risque de « débordement viral », c’est-à-dire que les agents pathogènes passent à des hôtes différents. Et chaque cas de débordement est une occasion pour un virus de devenir plus dangereux.
Les virus dépendent de leurs hôtes pour se répliquer et se propager, mais la plupart des virus ont évolué de manière complexe avec les organismes qui les abritent. Les hôtes développent des défenses que les virus doivent s’efforcer de surmonter. Mais dans les cas de contagion, c’est-à-dire lorsqu’un virus se déplace vers une nouvelle forme de vie, les hôtes ne disposent pas d’une immunité évoluée. Comme dans le cas de la pandémie de Covid-19, lorsqu’un virus trouve un nouvel hôte pour la première fois, les résultats peuvent être catastrophiques.
Selon une nouvelle étude publiée dans la revue Proceedings of the Royal Society B, dans un lac alimenté par des glaciers dans le Haut-Arctique, plus d’eau de fonte signifie plus de risques de propagation virale. Les chercheurs ont prélevé des sédiments du lac Hazen, le plus grand lac du Haut-Arctique au monde, et ont séquencé l’ARN viral ainsi que l’ADN des animaux, des plantes et des champignons qu’il contient.
Ils ont constaté que, dans les zones du lac où le ruissellement glaciaire est le plus important, le chevauchement évolutif entre les virus et les organismes hôtes possibles est le plus faible, ce qui indique une histoire moins partagée et davantage de possibilités de croisements malheureux. Et le changement climatique augmente le ruissellement presque partout où il y a des glaciers sur Terre.
« C’est une preuve supplémentaire que le changement climatique entraîne davantage de problèmes », affirme Stéphane Aris-Brosou, biologiste informaticien à l’Université d’Ottawa. Le chercheur s’est dit surpris que lui et ses collègues aient trouvé une telle corrélation entre le ruissellement glaciaire et le risque de débordement. Mais maintenant qu’ils l’ont fait, il ne serait pas surpris de voir un nouveau virus pandémique – qu’il soit fongique, végétal ou animal – émerger de la fonte des glaciers.
Cependant, Aris-Brosou a pris soin de souligner que « nous ne prédisons pas la prochaine pandémie » et surtout pas la prochaine grande explosion virale humaine. La seule étude des sédiments lacustres n’est pas une boule de cristal. « Nous ne prévoyons pas quand, où, chez quel hôte, ni quels virus conduiront à la prochaine pandémie – rien de tel », a-t-il déclaré.
Les phénomènes de contagion ne sont pas nécessairement synonymes de pandémie, et l’écrasante majorité des virus n’infectent pas les humains. De plus, Aris-Brosou et ses collègues n’ont pas capturé le phénomène de contagion en cours, ni même identifié les virus spécifiques présents dans les sédiments glaciaires. Au lieu de cela, ils ont adopté une approche générale, en évaluant dans quelle mesure la fonte des glaciers a mélangé les différentes histoires génétiques au sein du lac Hazen.
Des recherches antérieures ont également montré que le changement climatique augmentait les risques de débordement, par exemple en forçant les animaux à changer d’habitat. Mais la nouvelle étude est la première de ce type à quantifier le risque de débordement en séquençant toutes les données génétiques présentes dans un environnement, selon les auteurs de l’étude. « À notre connaissance, il s’agit de la première tentative d’évaluation de la virosphère complète des virus à ADN et à ARN, et de leur capacité de propagation », écrivent-ils dans leur article.
Étant donné qu’il s’agit d’une nouvelle approche, Aris-Brosou a souligné que leurs résultats présentent d’importantes limites. Tout d’abord, il n’existe pas d’informations comparables. Les chercheurs ont pu déterminer que le risque de propagation augmente avec la fonte glaciaire dans les sédiments lacustres, mais ils ne peuvent pas dire à quel point le risque de propagation virale est élevé dans le lac Hazen par rapport à tout autre endroit dans le monde. « Pour l’instant, nous n’avons aucune idée de l’ampleur du problème », a déclaré Mme Aris-Brosou.
En outre, parce qu’ils ont séquencé un si grand nombre d’informations génétiques, leurs résultats manquent de spécificité. Pour l’instant, les scientifiques ne peuvent pas dire exactement quels virus se cachent au fond du lac, ni même quelle proportion est encore infectieuse. Mais dans le cadre de travaux de suivi déjà en cours, Aris-Brosou espère déterminer dans quelle mesure les virus qu’ils ont découverts sont liés à des agents pathogènes actuels et si certains sont entièrement nouveaux pour la science.
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Néanmoins, les résultats mettent en évidence un effet secondaire peu étudié du changement climatique. En brûlant des combustibles fossiles, nous modifions tous les aspects de notre monde, jusqu’aux interactions entre la vie et les virus au fond d’un lac glaciaire. « Nous sommes les moteurs essentiels de cette situation », a déclaré Mme Aris-Brosou. C’est pourquoi « nous devons réfléchir soigneusement à la manière dont nous menons nos vies ». Sinon, le risque croissant de contagion et les futures pandémies qui en résulteront seront des conséquences avec lesquelles nous devrons vivre.
Image d’en-tête : permafrost, photo Gertrud & Helmut Denzau/naturepl.com
