S’adapter pour survivre : les microorganismes des lacs de l’Arctique

Par Alex Abhaya, étudiant au doctorat sous la supervision de Catherine Girard (Université Laval) et Milla Rautio (UQAC).

Selon vous, parmi les ours, les renards et les phoques, lequel de ces êtres vivants est le plus abondant en Arctique ? Aucun ! Ce sont les microorganismes, principalement des bactéries et des microalgues.

Comme les ours polaires, ils arrivent à survivre à des périodes de grands froids sur plusieurs mois, et ce, sans lumière. Mais comment font-ils? Les scientifiques s’intéressent de plus en plus à leurs techniques de survie, afin de mieux comprendre les limites de la vie dans le froid. Ces recherches ont des implications en astrobiologie pour la recherche de vie exoplanétaire (comme Mars), en biotechnologie des aliments (conservation) et en sciences de l’environnement (changements climatiques).

Invisibles, mais tellement utiles !

Invisibles à l’œil nu, les microorganismes sont omniprésents dans l’environnement – notamment dans les lacs, même gelés.

Mais n’ayez crainte ! Contrairement à ce que plusieurs pensent, seule une infime minorité peut être nuisible à l’être humain.

En fait, les microorganismes sont indispensables! Ils contribuent à la chaîne alimentaire : les bactéries et surtout les microalgues sont consommées par de minuscules animaux comme le zooplancton, puis par les poissons. De plus, les microalgues sont capables d’oxygéner l’eau des lacs, ce qui permet aux poissons de respirer. Elles sont également impliquées dans le recyclage de nutriments qui sont ensuite disponibles et consommés par tous les organismes dans le lac.

Une vie au ralenti

Dans les lacs arctiques, les microorganismes économisent leur énergie et se multiplient au ralenti durant l’hiver. Afin de résister au froid, ils se sont dotés d’une enveloppe d’acides gras, qui leur servent de protection thermique. Cette enveloppe constitue leurs « vêtements d’hiver » qu’ils portent en permanence.

Les microorganismes doivent aussi faire face à la période de nuit polaire, soit plusieurs mois sans soleil. Certains d’entre eux, comme les microalgues, attendent que la lumière pénètre le couvert de glace au printemps pour faire de la photosynthèse. Ce processus convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique à partir du CO₂ et de l’eau, produisant ainsi de la matière organique (sucres, amidon) disponible pour d’autres organismes. Cette photosynthèse conduit aussi à la réoxygénation de l’eau des lacs sous la glace, ce qui permet aux organismes dépendants de l’oxygène, comme les poissons, de mieux se développer. Il faut savoir que la glace recouvre les lacs arctiques pendant une dizaine de mois! Pendant cette période, l’oxygène dissous dans l’eau dépend donc de la photosynthèse des microalgues et non d’échanges gazeux avec l’air.

À la fonte de la glace, la vie dans l’eau s’accélère, car la température augmente et les nutriments deviennent de plus en plus accessibles aux microorganismes en raison d’apports externes au lac : les cours d’eau, l’eau de fonte issue de la neige ou des glaciers aux alentours des lacs peuvent être des sources de nutriments alimentant les microorganismes dans l’eau des lacs arctiques. De plus, les échanges gazeux avec l’atmosphère permettent une réoxygénation de l’eau encore plus rapide.

Glace du lac Greiner (Île Victoria, Nunavut, Canada) : Il s’agit d’un lac arctique couvert de glace pendant une dizaine de mois. La photo montre le couvert de glace qui a été échantillonné à l’aide d’un carottier en avril 2025. (Crédit photo : Félix Lauzon)

Deux glaces, deux ambiances ?

Lorsqu’on patine sur un lac gelé, on ne se rend pas compte de toute la vie microbienne qui a lieu sous nos patins. La glace de lacs est constituée de deux couches : la glace noire, transparente, et la glace blanche, opaque. Le couvert de glace en Arctique est principalement constitué de glace noire, et est beaucoup plus épais que celui des lacs plus au sud.

La glace noire se forme à partir de l’eau à la surface des lacs lorsque la température de l’air passe sous zéro. La glace blanche, elle, est issue de la neige qui tombe et s’accumule sur la glace noire. Des microorganismes trouvent refuge dans de petits canaux d’eau ou de petites fissures n’ayant pas gelé. Les microorganismes présents dans la glace noire sont ceux du lac, alors que ceux retrouvés dans la glace blanche proviennent principalement de la neige ou de l’eau de pluie qui tombe sur les lacs.

Carotte de glace du lac Labrecque (Québec, Canada) : La carotte a été prélevée en février 2025 à l’aide d’un carottier à la surface du couvert de glace. On peut voir le couvert de la glace blanche, opaque, par-dessus la glace noire, transparente.

La lumière façonne la vie dans et sous la glace

Les deux couches de glace laissent passer la lumière du soleil différemment : la glace blanche opaque laisse très peu passer les rayons lumineux, tandis que la glace noire transparente permet à la lumière d’atteindre plus facilement l’eau sous la surface gelée.

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, les lacs arctiques reçoivent donc plus de lumière que les lacs de régions boréales ou tempérées (régions au sud de l’Arctique) : la couche de glace blanche étant faible, la lumière est plus facilement accessible pour les organismes dans la glace et dans l’eau durant les périodes d’ensoleillement. Cependant, en raison de chutes de neiges plus fréquentes liées aux changements climatiques, la glace blanche risque de devenir plus importante en Arctique et ainsi bloquer plus de lumière durant les longues périodes de couvert de glace. Cette situation risque de réduire l’activité des microalgues qui réoxygènent l’eau des lacs, et, de ce fait, causer une mortalité accrue des organismes, comme les poissons, par manque d’oxygène. Cela pourrait donc diminuer la quantité de poissons pouvant être consommés ou pêchés dans ces lacs. De plus, la nature des microorganismes dans la glace et dans l’eau des lacs sera amenée à changer, nécessitant de nouvelles techniques d’adaptation pour les conditions environnementales changeantes.

Comme les activités humaines contribuent aux changements climatiques, il est important de prendre en considération les conséquences de nos actions sur l’ensemble des organismes, même ceux que nous ne voyons pas à l’œil nu, car ils sont d’une importance capitale pour la chaine alimentaire tout entière!

Référence :

• Imbeau, Elise, Warwick F. Vincent, Maxime Wauthy, Mathieu Cusson, et Milla Rautio. 2021. « Hidden Stores of Organic Matter in Northern Lake Ice: Selective Retention of Terrestrial Particles, Phytoplankton and Labile Carbon ». Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 126 (8): e2020JG006233. https://doi.org/10.1029/2020JG006233.

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Mis en ligne en mars 2026