Le trésor des glaciers suisses, entre bactéries mangeuses de plastique et médicaments nouveaux

Le glacier du Rhône a perdu environ 60% de son volume depuis 1850. Luigi Jorio / swissinfo.ch

La fonte des glaciers due au réchauffement climatique libère dans l’environnement des quantités de virus et bactéries en grande partie inconnus. Autant de micro-organismes susceptibles de nous aider à répondre à des défis globaux, de la pollution plastique à la résistance aux antibiotiques. Une équipe de scientifiques mène la quête dans les glaciers suisses. Une première.

Le chemin qui conduit au glacier devient plus pénible. Le sentier à plat qui longeait le lac glaciaire a fait place à un plan incliné couvert de débris de roche et de blocs massifs.

Notre avance se fait prudente, le terrain est instable, rendu encore plus glissant par les ruisseaux qui coulent de la montagne. De temps à autre, se fait entendre le fracas de pierres dévalant la pente vers la vallée. «C’est inquiétant», reconnaît Beat Frey.

Nous sommes devant le glacier du Rhône, dans les Alpes suisses, à un endroit qui était encore recouvert par une épaisse couche de glaceLien externe il y a une quinzaine d’années.

Beat Frey, qui travaille pour l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL), observe que depuis sa dernière visite, il y a dix mois, une crevasse transversale est apparue sur le front du glacier. Le colosse blanc est sur le point de perdre une autre bout de lui-même.

«Le glacier disparaît, mais avec lui aussi les organismes qu’il renferme», relève le scientifique. Cette perte de patrimoine biologique nous prive de connaissances fondamentales pour la compréhension de l’adaptation de la vie à des conditions extrêmes comme les environnements froids, souligne-t-il.

2025, année internationale de la préservation des glaciers

Partout dans le monde, les glaciers fondent à un rythme alarmant en raison du réchauffement climatique. Ce qui augmente le niveau des mers et réduit la disponibilité en eau dans certaines régions.

Selon une récente étudeLien externe de l’École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) et de la Vrije Universiteit Brussel en Belgique, dans le scénario le plus optimiste à faibles émissions de gaz à effet de serre, les plus de 200’000 glaciers de la planète (hors Groenland et Antarctique) perdront jusqu’à 29% de leur volume d’ici à 2100. Et 54% dans un scénario à fortes émissions.

Les glaciers alpins sont parmi les plus vulnérables et pourraient disparaître d’ici la fin du siècle. Les quelque 1400 glaciers de Suisse ont perdu la moitié de leur volume entre 1931 et 2016. Et 12% encore entre 2016 et 2021.

L’ONU a déclaré 2025 Année internationale de la préservation des glaciers. L’objectif est la sensibilisation face au rôle fondamental des glaciers, de la neige et de la glace au sein du système climatique.

Des micro-organismes inconnus par milliers dans la glace et le sol

Beat Frey est un pionnier de la recherche des formes de vie présentes dans les glaciers alpins et le pergélisol, cette couche de sol gelée en permanence. Il y a quelques années, il a conduit un projet innovantLien externe à même les pergélisols alpin et arctique.

L’hypothèse de départ selon laquelle l’écosystème glaciaire serait impropre à la vie du fait des basses températures et de l’absence de lumière et de ressources nutritives s’était rapidement avérée incorrecte.

Beat Frey est microbiologiste à l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL). Luigi Jorio / swissinfo.ch

«Cela a été une surprise, je ne m’attendais pas à une biodiversité si importante. Dans la glace et le pergélisol, on trouve constamment des choses nouvelles», assure le scientifique. Les travaux menés dans les Alpes grisonnes ont permis l’identification de dix espèces inconnues de bactéries et une autre de champignon.

Dans les régions froides de la Planète, d’autres découvertes intéressantes sont signalées. Dernièrement, des chercheuses et chercheurs chinois ont identifié plus de 10’000 espèces de virusLien externe au sein du glacier du plateau tibétain.

Piégés dans la glace depuis des siècles voire des millénaires, les micro-organismes sont libérés dans l’environnement du fait du réchauffement climatique. L’essentiel de ces bactéries, virus, champignons et algues microscopiques demeure encore inconnu de la science. D’où la fascination de Beat Frey.

«Des milliers d’espèces de micro-organismes sont présents dans le pergélisol et la glace. Et nous ne savons pas qui ils sont ni ce qu’ils font», sourit-il.

Son objectif est de documenter la biodiversité microbienne des Alpes suisses avant qu’elle ne disparaisse. C’est une première: un projetLien externe se focalise désormais sur les glaciers. Plus précisément ceux du Morteratsch (Grisons), du Rhône (Valais) et de Tsanfleuron (Valais et Vaud). Ces glaciers se déploient sur un axe est-ouest à travers le pays et apparaissent représentatifs de la richesse microbiologique de l’environnement glaciaire alpin.

Médicaments nouveaux issus de bactéries et virus vivant dans la glace

Les micro-organismes font partie des êtres vivants les plus anciens de la Planète. Ceux présents dans les glaciers peuvent fournir des indications précieuses sur l’évolution du climat. «Ils constituent un témoignage unique des changements climatiques du passé», souligne John PriscuLien externe, de l’Université d’État du Montana (États-Unis), dans un courriel à swissinfo.ch. Ce scientifique est une sommité mondiale en matière de biodiversité microbienne dans les écosystèmes glaciaires.

Entre autres choses, l’analyse des communautés microbiennes dans la glace est susceptible de mettre en évidence des modifications de températures, d’humidité et des courants atmosphériques. Les bactéries piégées dans la glace peuvent produire du méthane, un gaz à effet de serre puissant, et influer sur le climat de la Terre.

«Des milliers d’espèces de micro-organismes sont présents dans le pergélisol et la glace. Et nous ne savons pas qui ils sont ni ce qu’ils font»

Beat Frey, microbiologiste au WSL

Ces organismes minuscules, quelques millièmes de millimètre, pourraient aussi permettre le développement de médicaments nouveaux et de biotechnologies innovantes. Certains pourraient s’avérer utiles dans la lutte contre les germes résistants aux antibiotiques. La récente découverte de bactéries et champignons capables de dégrader le plastique à basse températureLien externe s’avère particulièrement prometteuse aussi.

«C’est notre vision à long terme: trouver une solution à certains problèmes globaux», lance Beat Frey au moment de sortir de son sac à dos ses crampons à glace.

Nous voici au pied du front glaciaire. À quelques centaines de mètres en amont, les chercheurs du WSL ont établi une infrastructure permettant la récolte des micro-organismes du glacier. Ils testent une nouvelle méthode de filtrage développée en Suisse, laquelle pourrait être utilisée ailleurs dans le monde.

Le glacier du Rhône est emblématique de la fonte des glaciers alpins. Luigi Jorio / swissinfo.ch

Munis de crampons, à l’assaut de la masse de glace

La neige est presque absente, observe Beat Frey tandis que nous avançons sur le glacier. Les températures estivales élevées ont anéanti les monceaux tombés l’hiver dernier et à la fin du printemps. En cette fin août, à 2300 mètres d’altitude, il fait 14 degrés Celsius (la moyenneLien externe d’août pour la période 1991-2020 est de 10 degrés environ).

Le glacier du Rhône s’étend sur quelque huit kilomètres pour une superficie d’environ 15 km². C’est un glacier parmi les plus grands et les plus connus des Alpes suisses. Il donne naissance à un des principaux cours d’eau d’Europe occidentale: le Rhône.

Ce glacier est aussi une illustration parmi les plus emblématiques des effets du réchauffement climatique. Sa fameuse grotte de glace, véritable attraction touristique, est aujourd’hui séparée du reste de la moraine. En été, on la recouvre de toiles géotextiles blanches, qui réfléchissent les rayons du soleil et réduisent la fonte. Mais sa disparition semble programmée.

>> Les bâches géotextiles sont de plus en plus utilisées pour protéger les glaciers alpins de la fonte. Sont-elles réellement efficaces? Nos explications dans cet article.

Le glacier du Rhône et ses homologues helvétiques ont perdu plus de 60% de leur volume depuis 1850. La fonte de 2,5% enregistrée entre 2023 et 2024 dépasse la moyenne de la dernière décennie. À moins d’une réduction drastique des émissions de gaz à effet de serre dans les années à venir, la plupart des glaciers alpins pourraient disparaître d’ici la fin du siècle, signalent nombre d’étudesLien externe.

Cent kilos de glace en laboratoire

«On a combien de litres?», lance Beat Frey. Nous voici sur le site de collecte des micro-organismes. Un homme ganté de latex scelle des sacs en plastique transparents remplis de liquide. Collaborateur du WSL, Beat Stierli a pompé l’eau de fonte d’un petit bassin naturel du glacier.

«La concentration en bactéries et virus est très faible. Nous devons pomper beaucoup d’eau pour espérer obtenir quelque chose», explique l’intéressé.

L’eau est recueillie en conteneurs pour être filtrée en deux temps. Le premier filtre extrait bactéries et champignons, les micro-organismes les plus volumineux, le second, plus fin, vise les virus.

>> Bactéries et virus dans la glace: cette vidéo montre comment les micro-organismes sont collectés et pourquoi il est important de les préserver.

Pourquoi Beat Frey ne prélève-t-il pas directement l’eau de fonte qui s’écoule à la base du glacier, comme sur d’autres projetsLien externe? Le scientifique explique que ces échantillons sont susceptibles d’être «contaminés» par des particules ou des micro-organismes apportés par l’eau de pluie et d’autres éléments externes.

Le filtrage de l’eau à même le glacier requiert certaines précautions. Les chercheurs portent des gants de protection pour éviter toute contamination et conservent les filtres sous conditionnements stériles.

La nouvelle méthode présente toutefois un avantage certain par rapport à l’approche traditionnelle, qui consiste à forer des carottes et à dépêcher les blocs de glace au laboratoire. «Il est plus facile de transporter des récipients en plastique avec des filtres que cent kilos de glace», pointe Beat Frey.

Selon lui, cette méthode innovante est la meilleure approche pour étudier les glaciers en zones reculées, comme au Groenland et ailleurs dans l’Arctique.

On se sert d’une pompe pour la filtration de l’eau de fonte des glaciers. Luigi Jorio / swissinfo.ch

Un risque réduit de tomber sur des agents pathogènes

Beat Frey espère trouver des micro-organismes aux propriétés utiles à l’humanité. Mais dans ce monde encore mystérieux du microbiome glaciaire, il est aussi envisageable de tomber sur des êtres indésirables et potentiellement dangereux.

Certains scientifiques avertissentLien externe que des virus congelés depuis des millénaires dans le pergélisol de l’Arctique sibérien pourraient se «réveiller» et se remettre à circuler du fait du réchauffement climatique. En 2020, des échantillons environnementaux prélevés au Svalbard, dans l’Arctique norvégien, ont révélé la présence de bactériesLien externe susceptibles de provoquer des maladies.

Beat Frey se rappelle qu’au moment de commencer à étudier le pergélisol, il y a une quinzaine d’années, il intervenait avec une extrême prudence. Jusqu’ici, il n’a jamais trouvé d’organismes préoccupants. La probabilité que la fonte de la glace ou du pergélisol alpin libère des agents pathogènes est «extrêmement faible», soutient-il.

«Des micro-organismes utiles à la santé humaine peuvent très bien être présents dans les glaciers.»

Arwyn Edwards, biologiste de l’Université d’Aberystwyth

Les micro-organismes de la glace se sont adaptés au froid et pourraient difficilement survivre dans des conditions plus tempérées. Ils seraient susceptibles d’infecter d’autres organismes vivant à proximité du glacier, comme les algues ou les amibes, mais humains et animaux ne font pas partie de leurs hôtes habituels.

Bien que réduit, le risque ne peut être totalement exclu, puisqu’on parle de micro-organismes inconnus, relève Arwyn EdwardsLien externe, directeur du Centre interdisciplinaire de recherche en microbiologie environnementale de l’université d’Aberystwyth au Pays de Galles. Lequel n’est pas impliqué dans le projet suisse. Mais l’inverse est davantage plausible, selon lui. «Des micro-organismes utiles à la santé humaine peuvent très bien être présents dans les glaciers.»

Beat Stierli (à gauche) recueille l’eau des glaciers dans des sacs en plastique. Luigi Jorio / swissinfo.ch

Le filtre retient les micro-organismes présents dans l’eau de fonte. Luigi Jorio / swissinfo.ch

Quelque 600 litres d’eau de fonte en trois jours

En milieu d’après-midi, les nuages se sont amoncelés et projettent une ombre sur le glacier. Un vent froid nous rappelle qu’en montagne, les conditions peuvent changer brusquement.

Beat Frey a le sourire. Pour aujourd’hui, ses assistants ont pompé quelque 200 litres d’eau de fonte. Au total, ils ont filtré près de 600 litres pendant les trois jours passés sur le glacier du Rhône. Une partie du trésor microbiologique alpin en voie d’extinction a été préservée.

Il est trop tôt toutefois pour dire si les chercheurs ont collecté des bactéries ou des virus potentiellement utiles. Ils devront d’abord les identifier et en étudier les propriétés en laboratoire.

Des bâches géotextiles blanches protègent la grotte de glace des rayons du soleil. Luigi Jorio / swissinfo.ch

Plusieurs centaines de virus sur les filtres

«Il va faire un peu froid», avertit Benedikt Gruntz. Quelques semaines ont passé depuis le travail de terrain et bien que nous nous trouvions à l’intérieur, la température ne dépasse pas 4 degrés Celsius. Moins que sur le glacier du Rhône.

Le jeune scientifique a ouvert la porte d’une chambre froide. Nous sommes au sein du bâtiment du WSL de Birmensdorf, dans la banlieue de Zurich. Il s’attache à y analyser les échantillons prélevés durant l’été. Et s’intéresse aux virus. L’éprouvette qu’il a apportée dans la chambre froide contient le résultat de la filtration de l’eau de fonte du glacier.

Benedikt Gruntz doit en extraire l’ADN pour déterminer à quel virus il a affaire, avant d’expédier le matériel génétique obtenu à une firme externe spécialisée dans le séquençage de l’ADN. Cette technique permet de déchiffrer le code génétique. En clair: d’identifier et de classer les micro-organismes. Les chercheurs du WSL s’attendent à trouver plusieurs centaines de virus.

Des virus pour contrecarrer les germes résistants aux antibiotiques

Benedikt Gruntz souhaite notamment étudier les bactériophages (ou phages), des virus qui infectent exclusivement les bactéries et régulent les populations microbiennes. Il explique que les phages provenant d’environnements extrêmes comme les glaciers et le pergélisol pourraient être utilisés pour traiter les infections bactériennes chez l’être humain ne répondant plus aux antibiotiques conventionnels.

La résistance aux antimicrobiens est en progression partout sur la planète et cause plus de 1,2 million de décès chaque annéeLien externe. Davantage que le VIH ou le paludisme. L’Organisation mondiale de la santé considère la résistance aux antibiotiques comme une grave menace pour la santé mondiale.

À ce stade, le recours aux phages en médecine reste peu répandu, mais il s’avère très prometteur. En 2023, les hôpitaux universitaires de Genève en ont utilisé pour la première fois dans le traitement d’un patientLien externe souffrant d’une infection bactérienne chronique aux poumons.

>> Cette vidéo montre comment un bactériophage infecte et détruit une bactérie

Une biobanque pour la préservation des bactéries du pergélisol et des glaciers

Bactéries et champignons prélevés en Suisse dans glaciers et pergélisol sont conservés dans un congélateur spécial au sous-sol du WSL. Cette biobanque, une sorte d’«archive vivante», préserve ces micro-organismes à -80 degrés Celsius.

Elle renferme aujourd’hui quelque mille deux cents espèces de bactéries et trois cents espèces de champignons. Certaines proviennent du Groenland, de Russie et du Svalbard norvégien.

Selon Anja Werz, sa responsable, la biobanque du WSL est probablement la seule au monde à contenir des bactéries et des champignons originaires d’environnements froids.

>> Visionnez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur cette biobanque unique en son genre.

Candidats potentiels en vue de nouveaux médicaments

L’objectif du projet n’est pas seulement de préserver la biodiversité microbienne des glaciers et du pergélisol, indique Anja Werz. Il s’agit aussi d’étudier leurs caractéristiques. Les bactéries pourraient produire de nouvelles molécules aux propriétés antitumorales, antibiotiques ou antioxydantes, selon elle.

Les scientifiques du WSL s’intéressent avant tout aux protéines et enzymes permettant aux bactéries de survivre en environnements froids. Certaines pourraient être utiles pour contrecarrer la résistance aux antibiotiques, indique Beat Frey. «Ce qui serait une découverte exceptionnelle.»

Le groupe de recherche suisse a identifié des candidats possibles parmi les micro-organismes conservés au sein de la biobanque. Les bactéries du genre Streptomyce en particulier sont connues pour être une importante source d’antibiotiques.

Bactéries mangeuses de plastique

Parmi les découvertes les plus récentes et révolutionnaires, il faut citer celle de bactéries isolées dans les Alpes grisonnes et dans l’Arctique. Celles-ci ont la capacité de dégrader deux types de plastiques – le polyuréthane et le polybutylène adipate téréphtalate (PBAT) – dès 15 degrés Celsius. Ces plastiques sont présents dans les éponges ménagères, les chaussures de sport et les sacs biodégradables.

Les bactéries du genre Pseudogymnoascus abondent dans les régions alpine, arctique et antarctique. Elles peuvent être capables de dégrader des matières plastiques comme le polyester. Rahel Oberhummer

Les enzymes de ces bactéries pourraient être utilisées à l’intérieur d’un bioréacteur pour dégrader le plastique. Ce dispositif, semblable à un réservoir, utilise les micro-organismes pour briser les liaisons chimiques du plastique et le transformer en molécules plus petites et plus aisément recyclables.

Les enzymes actives à basse température pourraient aussi contribuer à réduire la consommation d’énergie dans le cadre de certains processus industriels, assure Beat Frey. «Elles seraient très utiles à une époque où nous avons besoin de solutions peu énergivores.»

«Nous ne sommes que des microbiologistes»

Chercheuses et chercheurs du WSL veulent maintenant analyser et étudier (screening) les échantillons stockés dans la biobanque. Et comprendre lesquels sont capables de dégrader les polymères qui constituent le plastique.

Le pas suivant consistera à identifier les enzymes responsables. «Cela nous permettra de les synthétiser en laboratoire et de les produire à large échelle», explique Beat Frey. Un jour peut-être, ces enzymes pourraient être intégrées au plastique au moment même de sa fabrication, ce qui faciliterait sa dégradation.

Mais la route est encore longue. «Nous ne sommes que des microbiologistes. Nous pouvons fournir les bases, mais d’autres acteurs doivent prendre le relais, souligne-t-il. L’industrie, notamment.»

À l’avenir, la biobanque et ses bactéries de la glace et du pergélisol seront transférées à la Culture Collection of Switzerland (CCOSLien externe), l’archive nationale des micro-organismes de la Confédération. Elles y seront conservées en toute sécurité pour les décennies à venir.

Les glaciers en Suisse et partout sur la planète continueront à fondre. Un changement de cap dans l’utilisation des énergies fossiles n’est pas à l’horizon. Mais s’ils pouvaient apporter des solutions aux autres grands défis planétaires, leur fonte ne serait pas totalement vaine.

Texte relu et vérifié par Sabrina Weiss, traduit de l’italien par Pierre-François Besson/op