Abondantes dans les eaux douces et les océans, les diatomées sont très souvent à la base de la chaîne alimentaire et jouent donc un grand rôle dans les écosystèmes terrestres. © Gordon T. Taylor, Stony Brook University, Wikipédia, DP

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La passionnante vie sexuelle des diatomées

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Si microscopiques soient-elles, les diatomées, ces algues unicellulaires qui peuplent nos océans, sont d'un grand intérêt scientifique. Elles représentent notamment une piste pour le piégeage du CO2 dans les fonds marins. Dans l'espoir de mieux les apprivoiser et, pourquoi pas, de maîtriser leur reproduction, des chercheurs se sont intéressés à leur vie sexuelle.

  • Les diatomées sont à l’origine de la production d’un cinquième de l’oxygène terrestre.
  • Pas moins de 26 laboratoires ont participé au séquençage du génome de Thalassiosira pseudonana qui a été achevé en 2004.
  • Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que T. pseudonana était asexuée.
  • Or, une équipe de chercheurs vient de mettre en évidence que T. pseudonana est capable de reproduction sexuée et que sa libido peut être dopée par un apport en ammonium.

« Non seulement elles ont des relations sexuelles, mais nous pouvons même les encourager à en avoir. » C'est ainsi que Kimberly Halsey, microbiologiste à l'université de l’Oregon (États-Unis), résume les travaux de recherche menés par son équipe. Les résultats qui viennent d'être publiés montrent en effet que Thalassiosira pseudonana, une diatomée très étudiée, montre une activité sexuelle insoupçonnée chez ce groupe où le mode de reproduction asexuée est le plus courant. Pour ce faire, le très commun ion ammonium peut lui servir d'aphrodisiaque.

Les diatomées sont des algues unicellulaires microscopiques. Elles forment l'essentiel du phytoplancton marin. Cependant, on les trouve dans tous les milieux aquatiques, des eaux douces aux eaux salées en passant par les eaux stagnantes ou les eaux courantes. Leur taille peut varier de quelques micromètres à plus de 0,5 millimètre. Leur squelette en silice, appelé « frustule », est transparent et rigide. Il présente une forme et une ornementation particulières à chaque espèce.

Ce qui rend les diatomées si intéressantes aux yeux des chercheurs, c'est le potentiel qu'elles représentent en matière de nanotechnologies et de protection de notre environnement. Les diatomées, par exemple, assurent à elles seules quelque 20 % de l'activité de photosynthèse recensée sur notre planète. En capturant du dioxyde de carbone (CO2), elles produisent ensuite environ un cinquième de l'oxygène (O2) que nous respirons. De quoi envisager de les exploiter pour lutter contre l'accumulation de CO2 et les changements climatiques qui en résultent.

Thalassiosira pseudonana est une diatomée centrique marine. Sur cette image, en bas, la flèche blanche pointe des spermatozoïdes (en rouge) de la diatomée. Les flagelles sont quant à eux pointés d’un triangle (en haut et en bas sur l'image) ; ils permettent aux spermatozoïdes de voyager jusqu’à un œuf à fertiliser. © Oregon State University, CC by-sa 2.0

L'ammonium stimule la libido des diatomées

Pour en revenir plus particulièrement à Thalassiosira pseudonana, notons que le séquençage de son génome avait bien révélé la présence de gènes précurseurs de la méiose, un type de division cellulaire destiné à assurer la reproduction sexuée. Mais la plupart des chercheurs pensaient que cette espèce de diatomée avait simplement perdu la capacité, ou le besoin, d'y avoir recours. « Lorsque j'ai commencé à observer, chez ces organismes unicellulaires, des structures différentes de l'un à l'autre, j'ai d'abord pensé que mes cultures avaient été contaminées, raconte Éric Moore, un étudiant qui a participé à l'étude. Jusqu'à ce que je m'aperçoive que ces morphologies totalement différenciées correspondaient en réalité à des cellules mâles et des cellules femelles ».

De tels résultats avaient déjà été mis en évidence sur des diatomées soumises à un stress (privation de lumière, changements de salinité ou dans la disponibilité des nutriments, etc.) en phase de croissance, mais sans que le phénomène ne puisse être reproduit de manière fiable. Aujourd'hui, les chercheurs de l'université de l'Oregon semblent en capacité de désigner l'ion ammonium comme leur aphrodisiaque ultime (ce composé commun, de formule brute NH4+, est présent dans de nombreux produits nettoyants, désinfectants et produits métaboliques des animaux). Enfin presque, puisqu'il faut tout de même associer sa présence à l'insuffisance d'au moins un autre facteur de croissance cellulaire des diatomées (lumière, phosphore ou silice).

D'autres études devront venir préciser ces données, mais les chercheurs de l'université de l'Oregon assurent que leurs résultats devraient ouvrir la voie à de nouvelles méthodes de culture et d'élevage des diatomées. Objectif : sélectionner les traits d'utilité pour en optimiser l'exploitation.

Chroniques du plancton : les diatomées, ces algues à la carapace de verre  Les diatomées sont d'étonnantes algues microscopiques protégées par une carapace de silice. Reines de la photosynthèse, elles produisent un quart de l’oxygène de notre planète. Christian Sardet, directeur de recherche au CNRS, nous emmène à leur rencontre en vidéo, dans cet épisode des Chroniques du Plancton.