La photosynthèse fixe le carbone atmosphérique sous forme de molécules organiques essentielles à la vie et produit l’oxygène présent dans l’atmosphère et dans les mers. Elle a été acquise par le monde vivant grâce à des intégrations cellulaires successives en « poupées russes », les photosymbioses. En mimant les étapes précoces des photosymbioses, nous suggérons, dans notre article publié dans Current Biology, que l’oxygène serait un facteur déterminant pour les amorcer en milieu hypoxique (c’est-à-dire à faible teneur en oxygène) – la fourniture de carbone pouvant être un évènement secondaire.

En convertissant le rayonnement solaire en énergie utilisable par le monde vivant, la réaction de photosynthèse a profondément modifié l’ensemble de la planète Terre. La photosynthèse permet la conversion du carbone provenant du dioxyde de carbone (CO₂) atmosphérique en matière organique complexe, principalement sous forme de sucres qui alimentent une grande partie des formes de vie, dont les sociétés humaines. Une autre conséquence de la photosynthèse, qui a eu des conséquences majeures à l’échelle planétaire, est la production d’oxygène. Celle-ci est causée par la cassure de molécules d’eau qui initie le flux énergétique d’électrons qui permet la fixation du carbone en sucres.

La photosynthèse oxygénique est apparue chez un groupe particulier de bactéries, les cyanobactéries, dont des traces fossiles remontent à 3,8 milliards d’années et dont des descendants existent encore aujourd’hui. L’oxygène produit a permis le métabolisme aérobie, plus énergétique, qui a conduit à l’émergence d’organismes unicellulaires prédateurs. Certains ont intégré des cyanobactéries, bénéficiant à leur tour de la photosynthèse, c’est ce que l’on appelle la photosymbiose. Les lointains descendants de ces organismes sont devenus les algues et les plantes actuelles.

Des emboîtements en « poupées russes » secondaires et tertiaires

L’histoire ne s’arrête pas là puisque, à plusieurs reprises, d’autres organismes prédateurs ont intégré ceux déjà issus de la première photosymbiose, créant des emboîtements en « poupées russes » secondaires et tertiaires. Par exemple, les coraux, apparus il y a environ 500 millions d’années, sont des animaux hébergeant des organismes photosynthétiques unicellulaires issus d’une photosymbiose secondaire, les dinoflagellés.

Nous avons développé un système expérimental permettant l’évolution en laboratoire d’étapes précoces de la transition entre une relation prédateur-proies vers une relation hôte-photosymbionte. Il comprend un organisme unicellulaire prédateur du groupe des ciliés, Tetrahymena thermophila et des proies photosynthétiques. Les ciliés sont des unicellulaires, très abondants dans les écosystèmes aquatiques, dont font partie les paramécies. la cyanobactérie Synechoccoccus elongatus permet de mimer les événements de photosymbiose primaire et la microalgue verte eucaryote Chlorella variabilis permet de mimer les événements de photosymbiose secondaire.

Grâce à la fluorescence naturelle des organismes photosynthétiques, nous avons combiné la microscopie et la cytométrie de flux, qui permet de quantifier et de trier des cellules suivant leur taille ou leur fluorescence pour observer le trajet des proies à l’intérieur des cellules prédatrices.

Une gloutonnerie extraordinaire

Nous avons ainsi caractérisé cette dynamique de la phagocytose jusqu’à l’élimination sous forme de boulettes fécales. Ceci a montré la gloutonnerie du prédateur unicellulaire qui peut ingérer jusqu’à 160 cyanobactéries ou 40 microalgues en moins d’une heure et les éliminer progressivement pendant plusieurs heures. Curieusement, de nombreuses proies sont rejetées sans être digérées totalement, voire pas du tout, suggérant qu’une transition simple entre l’état de proie et celui de symbionte intracellulaire ne nécessiterait que l’interruption de la rejection.

Afin d’évaluer les conditions environnementales permettant l’initiation d’une symbiose, nous avons placé le prédateur et ses proies dans des milieux pauvres en carbone assimilable ou en absence oxygène, et mesuré la survie du prédateur. Nous avons ainsi montré que les proies photosynthétiques favorisent considérablement la survie en milieu hypoxique alors qu’elles procurent un avantage faible, voire inexistant, dans un milieu pauvre en carbone. L’hypoxie induit aussi une condition physiologique atténuant sa propre cause, puisque le transit intracellulaire des proies est considérablement ralenti, favorisant ainsi l’utilisation de l’oxygène produit par la photosynthèse des proies.

Ce résultat n’était pas vraiment attendu, car il est généralement admis que le moteur principal des photosymbioses est la fourniture de carbone sous forme de sucres. Nous montrons donc que la production d’oxygène en conditions hypoxiques peut être une cause primaire de l’amorce d’une symbiose photosynthétique.

Les milieux hypoxiques ont été prépondérants pendant une grande partie de l’histoire de notre planète et sont toujours fréquents, en particulier dans les environnements aquatiques et marins. Leur incidence augmente même sous l’influence de perturbations anthropiques et de l’augmentation des températures. L’exploration de ces milieux pourrait donc révéler de nouvelles associations photosymbiotiques. Nous anticipons maintenant que le système expérimental que nous avons développé nous permettra d’étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires stabilisant une proie en symbionte, qui restent largement inconnus. Au-delà de la compréhension d’un mécanisme fondamental d’association entre organismes ces travaux pourraient avoir des applications de biologie synthétique, pour construire, par exemple, de nouvelles associations productrices de biocarburants.

Christophe Robaglia a reçu des financements de l'ANR, Projet-ANR-21-CE20-0035 PHOCEE

Gaël Brasseur et Loïc Quevarec ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.

Le piton de la Fournaise, situé sur l’île de La Réunion, est souvent présenté comme l’un des volcans les mieux surveillés au monde. Depuis 1979, l’Observatoire volcanologique du Piton de la Fournaise suit l’activité du volcan 24 heures sur 24 grâce à un réseau de plus de 100 instruments qui enregistrent les moindres soubresauts du volcan : séismes, déformations du sol et émissions de gaz.

Cette surveillance étroite, même si elle ne permet pas une prédiction au sens strict – à savoir prédire la date et l’heure exactes du début d’une éruption –, permet de reconnaître les phases de réactivation nous renseignant sur une augmentation de la probabilité d’une éruption.

Le piton de la Fournaise a connu 86 éruptions depuis la création, en 1979, de l’Observatoire volcanologique qui suit son activité. Toutes ont pu être anticipées grâce à différents signaux avant-coureurs, comme l’augmentation de sismicité, l’inflation du volcan ou l’augmentation des flux de CO₂ dans le sol, permettant à l’observatoire de donner l’alerte aux autorités.

L’éruption du 13 février 2026 en est un bon exemple : pendant plusieurs semaines, le volcan a montré des signaux de réactivation, d’abord discrets et profonds, puis de plus en plus superficiels et clairs. Leur analyse montre qu’une éruption peut souvent être anticipée, même si son déclenchement final peut être extrêmement rapide. Cette éruption a connu trois phases d’activité : du 13 février au 25 mars, du 28 mars au 2 avril, puis du 8 au 12 avril 2026. Au 13 avril, elle est à l’arrêt, mais une reprise reste possible.

Des signaux d’abord discrets, puis de plus en plus clairs

À la suite de l’éruption de juillet à août 2023, le piton de la Fournaise était entré dans une phase de repos sans aucun signe d’activité ni en surface ni en profondeur, après plusieurs années particulièrement actives marquées par une à cinq éruptions par an depuis 2014.

Les instruments de l’observatoire ont enregistré les premiers signes de réveil à la mi-septembre 2025, avec de la sismicité profonde à environ 20 kilomètres de profondeur sous la région des Plaines (à 15 kilomètres au nord-ouest du sommet du volcan) qui a duré et augmenté jusqu’en novembre. Ces séismes sont le signe d’un mouvement de magma ou d’une montée en pression dans la partie profonde du système d’alimentation du volcan.

À partir du 22 novembre 2025, l’activité sismique est devenue plus superficielle et s’est rapprochée du sommet : d’abord entre 4 et 5 kilomètres de profondeur, puis entre 1 et 2,5 kilomètres, dans la zone du réservoir magmatique superficiel.

Fin novembre, l’inflation de l’édifice volcanique (c’est-à-dire le « gonflement » du volcan) confirmait la mise en pression du réservoir magmatique superficiel situé sous le sommet.

À ce stade, les signaux sismiques et géodésiques convergeaient et nous indiquaient clairement qu’une remontée de magma des profondeurs vers le système d’alimentation superficiel du volcan était en train de se produire. Nous avons donc alerté les autorités de cette situation, et le préfet de La Réunion a déclenché, le 28 novembre 2025, la phase de vigilance du plan Orsec « Piton de la Fournaise », le dispositif de gestion de crise en cas de menace éruptive. Ce niveau d’alerte signifie qu’une éruption est possible à moyen terme, c’est-à-dire dans les jours ou les semaines qui suivent. Les randonneurs sont ainsi informés qu’une éruption peut se produire, mais ils peuvent toujours accéder au sommet du piton de la Fournaise à condition de rester sur le sentier balisé.

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Le réveil du volcan

Le réveil du volcan s’est manifesté par trois intrusions magmatiques (injections de magma qui n’atteignent pas la surface, ce sont en quelque sorte des éruptions avortées) – les 5 décembre 2025, 1^er janvier 2026 et 6 et 7 février 2026 – ainsi que par une première éruption brève, sur le flanc nord du volcan, du 18 au 20 janvier 2026.

Chacun de ces épisodes a été précédé par une crise sismique, c’est-à-dire un essaim de séismes très rapprochés dans le temps et l’espace, pouvant atteindre plusieurs centaines d’événements par heure, ainsi que par des mouvements rapides du sol, liés à la remontée du magma depuis le réservoir magmatique superficiel situé à environ deux kilomètres sous le sommet.

Ces crises sismiques déclenchent des alarmes automatiques permettant d’avertir la personne d’astreinte de l’observatoire, et ainsi d’alerter rapidement les autorités, afin que le préfet puisse activer les niveaux correspondants du plan OrsecC : d’abord l’alerte 1, « éruption imminente », puis, lorsque l’éruption débute, l’alerte 2-1, « éruption en cours dans l’Enclos sans menace particulière », alerte 2-2, « éruption en cours dans l’Enclos avec menace pour les biens et l’environnement » ou alerte 2-3 « éruption en cours Hors Enclos avec menace pour les personnes, les biens et l’environnement ». L’Enclos étant une structure caldérique inhabitée où se sont produits 95 % des éruptions récentes.

Entre chacune de ces intrusions et éruptions, l’activité sismique et l’inflation de l’édifice ont perduré, traduisant la poursuite de la pressurisation du réservoir superficiel. Ces observations ont conduit, sous recommandation de l’observatoire, au maintien de la phase de Vigilance du plan Orsec de la part du préfet de La Réunion entre chacune de ces phases.

Des signaux précoces, mais un déclenchement parfois très rapide

Même si les éruptions du piton de la Fournaise sont toutes précédées par des crises sismiques, indiquant le début de la remontée finale du magma depuis le réservoir superficiel vers la surface, une éruption peut se mettre en place très rapidement.

Ainsi, contrairement à l’éruption de janvier 2026 dont la crise sismique avait duré 3,18 heures (soit 191 minutes), l’éruption du 13 février a débuté environ trente-cinq minutes seulement après le début de la crise sismique. Même si nous avons donné l’alerte rapidement aux autorités d’une probabilité forte de l’imminence d’une éruption, l’évacuation complète du volcan n’a pas pu être menée dans un délai si court. Certains randonneurs ont ainsi assisté au début de l’éruption au sommet avant d’être rapidement pris en charge par le peloton de gendarmerie de haute montagne. Les fissures étaient alors situées à 300 mètres du sentier autorisé.

Le temps écoulé entre le début de la crise sismique et celui de l’éruption dépend de la localisation des fissures éruptives. Cela s’explique par le fait que les injections magmatiques au Piton de la Fournaise se déroulent en deux étapes : d’abord une migration verticale du magma depuis le toit du réservoir superficiel, puis, pour les éruptions latérales – excentrée par rapport au sommet – une migration latérale vers l’un des flancs du volcan. Plus le site éruptif est éloigné du sommet, plus cette propagation latérale prend du temps. À l’inverse, lorsque les fissures s’ouvrent au sommet, directement au droit du réservoir magmatique comme le 13 février 2026, la distance à parcourir par le magma est courte et la durée de propagation avant l’arrivée du magma en surface est en général inférieure à une heure, car le magma n’a essentiellement qu’un trajet vertical à parcourir dans un milieu déjà très fracturé.

Aujourd’hui, nous savons estimer la position approximative de l’injection magmatique au sein de l’édifice volcanique grâce à la localisation des séismes qu’elle provoque et aux sources de déformation. C’est ainsi qu’au cours de la crise sismique nous informons les autorités sur la zone où le magma se propage. En revanche, nous ne savons pas pour le moment prédire avec exactitude l’emplacement du futur site éruptif, ni l’heure précise du début de l’éruption, même si des avancées récentes permettent de prédire si une injection magmatique atteindra ou non la surface.

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De nouveaux outils pour mieux anticiper les éruptions et la propagation des coulées de lave

Ainsi, de nouveaux outils d’analyse, notamment fondés sur l’apprentissage automatique, permettent aujourd’hui de mieux détecter la sismicité et d’analyser en temps réel des mesures fines de déformation. Et le Piton de la Fournaise, véritable volcan-laboratoire, permet de tester ces nouvelles méthodes.

Parmi ces avancées, nous avons développé et implémenté à l’observatoire la méthode Jerk. Cette méthode est basée sur la détection de très faibles mouvements du sol enregistrés à près de 8 km du volcan, associés à l’ouverture brutale des fractures lors d’une injection magmatique. Elle permet d’émettre des alertes automatiques, fondées sur un unique paramètre associé à une valeur seuil, indiquant la probabilité forte qu’une injection de magma aboutisse à une éruption.

Ainsi, cette méthode a permis de lancer une alarme en temps réel avant 92 % des 24 éruptions étudiées entre 2014 et 2023, parfois plusieurs heures avant l’arrivée du magma en surface. Le système Jerk a très bien fonctionné lors des éruptions de janvier et février 2026.

Lors d’une éruption, nous cherchons également à mieux anticiper les trajectoires des coulées de lave, en simulant les zones probables de recouvrement par les laves. Ces cartes, en complément des relevés de terrain réalisés grâce à des survols par des drones opérés par l’observatoire volcanologique, le service départemental d’incendie et de secours et la gendarmerie, ont été mises à jour et partagées avec les autorités tout au long de la gestion de crise, notamment pour définir les zones potentiellement impactées par les coulées de lave.

Ainsi, durant les 48 heures précédant la coupure de la route nationale RN2 (route qui relie le sud au nord de l’île sur la côte est) par les coulées de lave, nous avons suivi au plus près, sur le terrain et grâce aux caméras de l’observatoire, la position des résurgences de lave afin d’affiner ces simulations. Ces simulations ont également été précieuses pour définir à l’avance le point d’arrivée de la lave à l’océan, dont l’interaction avec l’eau de mer a généré un panache de gaz acide.

Le projet LAVA (ANR-16-CE39-0009) est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. L’ANR a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’ANR.

Oryaëlle CHEVREL a reçu des financements de l'Institut de Recherche pour le Développement et Agence nationale de la recherche (projet LAVA ANR-16 CE39-0009).

Aline Peltier, François Beauducel et Zacharie Duputel ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.

De 1 % à 4 % de la population mondiale présenterait une synesthésie. Ce phénomène, qui se traduit par l’association de plusieurs sens, fascine et intrigue les scientifiques.

Avez-vous déjà « goûté » un mot, ou vu des couleurs en écoutant de la musique ? Si c’est le cas, vous faites peut-être partie des 1 % à 4 % de personnes dotées d’une fascinante particularité : la synesthésie.

La synesthésie est un phénomène neurologique par lequel l’activation d’un sens – l’ouïe, par exemple – déclenche celle d’un autre sens, habituellement indépendant, comme la vue. Les personnes synesthètes vivent donc d’autres expériences sensorielles que celles du commun des mortels.

En tant que scientifiques, nous avons consacré beaucoup de temps à l’étude de ce phénomène rare. Si bien des questions restent ouvertes, ce que nous avons déjà appris montre clairement que nous ne percevons pas tous le monde de la même façon.

Qu’est-ce que la synesthésie ?

Les personnes présentant une synesthésie sont appelées « synesthètes ». Ce trait semble être plus fréquent chez les femmes, cependant cette conclusion pourrait refléter des biais d’échantillonnage. Il semblerait, par ailleurs, que la probabilité de développer une synesthésie soit influencée par des facteurs génétiques.

Nous intégrons tous naturellement des informations provenant de différents sens. Lorsque nous regardons quelqu’un parler, notre cerveau fusionne ce que nous voyons et ce que nous entendons afin de mieux comprendre le message. Si, dans la synesthésie, ces associations fonctionnent différemment (un son peut, par exemple, susciter une expérience visuelle), elles reposent peut-être néanmoins sur les mêmes mécanismes fondamentaux.

Il existe de nombreuses formes de synesthésie. Certaines personnes présentent une synesthésie auditivo-visuelle : elles voient des couleurs lorsqu’elles entendent des sons. D’autres perçoivent des couleurs en lisant, en entendant ou en pensant à des lettres ou des chiffres – c’est ce que l’on appelle la synesthésie graphème-couleur. Autre exemple : la synesthésie miroir, dans laquelle une personne ressent des sensations sur son propre corps lorsqu’elle voit quelqu’un d’autre être touché.

Les synesthètes ne maîtrisent pas la façon dont leurs sens se croisent. Ces expériences sont spontanées, vivaces, et demeurent généralement stables dans le temps. Ainsi, une personne ayant une synesthésie graphème-couleur qui perçoit la lettre « A » en rouge aujourd’hui la percevra très probablement dans la même teinte des années plus tard.

Précisons que la synesthésie n’est pas une maladie ni un trouble. Elle ne cause ni préjudice ni handicap, bien que certains synesthètes puissent la trouver envahissante par moments. Pour les personnes qui ressentent une douleur à chaque fois qu’elles voient quelqu’un souffrir, une simple séance de cinéma peut constituer une épreuve.

Toutefois, dans l’ensemble, la synesthésie ne semble pas interférer avec le quotidien des individus concernés. De fait, nombreux sont celles et ceux qui ignorent être synesthètes, tant cette perception leur paraît naturelle.

Quelles en sont les causes ?

Les causes précises de la synesthésie ne sont pas encore connues. Deux grandes théories ont néanmoins été formulées par les scientifiques.

La première, connue sous le nom de théorie de l’activation croisée, postule que les synesthètes auraient davantage de connexions cérébrales entre différentes régions du cerveau. Cela pourrait s’expliquer par le fait que, chez eux, le processus d’élagage synaptique (qui se produit au cours du développement et élimine certaines connexions inutilisées entre les neurones pour optimiser le fonctionnement du cerveau) se serait déroulé différemment.

Selon cette théorie, chez les personnes présentant une synesthésie graphème-couleur, la région vouée à la reconnaissance des lettres serait directement reliée à celle qui traite les couleurs, si bien que la perception d’une lettre s’accompagne automatiquement de celle d’une couleur.

Une seconde théorie postule quant à elle que les synesthètes présenteraient une activité cérébrale légèrement différente de celle des autres individus. Ils disposeraient des mêmes connexions neuronales que les non-synesthètes, mais leur particularité résulterait du fait que certains chemins neuronaux, plus « saillants », seraient davantage « parcourus ».

La synesthésie semble d’ailleurs mettre en œuvre des mécanismes partagés par tous. Lorsque l’on regarde la photo d’une banane grise, nous savons que sa couleur normale est le jaune. L’imagerie cérébrale révèle des motifs d’activité cérébrale qui en témoignent : observer une représentation en noir et blanc d’un objet dont on connaît la couleur réelle active dans le cerveau les régions associées à la représentation des couleurs. Le cerveau des personnes présentant une synesthésie graphème-couleur pourrait procéder de la même façon avec les lettres : la perception de caractères noirs activerait des couleurs spécifiques.

En résumé, le débat scientifique sur les causes de la synesthésie se résume à cette question fondamentale : les synesthètes ont-ils un cerveau structurellement différent de celui des autres, ou font-ils simplement un usage différent d’un cerveau identique ?

La synesthésie favorise-t-elle la créativité ?

Vous avez peut-être déjà lu ou entendu des témoignages d’artistes, tels que le peintre Vassily Kandinsky, l’un des pionniers de l’art abstrait, ou la musicienne Lorde, évoquant leurs expériences synesthésiques. Certains éléments tendent à montrer que la synesthésie est effectivement plus répandue dans les milieux créatifs.

Une vaste enquête menée auprès de synesthètes australiens a par exemple révélé qu’environ 24 % d’entre eux exerçaient une profession créative (artiste, musicien, architecte ou graphiste…), tandis que cette proportion est de moins de 2 % dans la population générale.

Cet écart est saisissant, même si nous n’en comprenons pas encore réellement les ressorts. Une hypothèse est que les synesthètes établissent des liens inhabituels entre les idées et les sensations, ce qui favoriserait l’émergence d’une pensée plus créative que la moyenne. Des travaux de recherche suggèrent par ailleurs que certaines formes de synesthésie pourraient être associées – mais seulement dans une certaine mesure – à des souvenirs plus robustes ou à une imagination plus vive que la moyenne.

Quoi qu’il en soit, la synesthésie offre aux scientifiques un point de vue privilégié sur la façon dont notre cerveau construit du sens à partir du monde qui l’entoure. Elle nous rappelle que notre perception n’est pas un processus figé, similaire pour tous. Notre cerveau l’élabore activement, et de façon plus variée et plus riche qu’on ne le suppose généralement.

Anina Rich reçoit des financements de l’Australian Research Council.

Sophie Smit ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.