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La théorie de la mitochondrie parasite refait surface

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Des chercheurs apportent des arguments qui pourraient nous faire revoir l'origine des mitochondries dans les cellules eucaryotes. Selon eux, elles auraient pu être des parasites plutôt que des proies. Faut-il pour autant réécrire les livres de biologie ?

Les mitochondries ne nous ont pas encore tout dit sur leurs origines. Victimes de phagocytose ou coupables de parasitisme ? © Louisa Howard, Wikipédia, DP

L'histoire semblait pourtant limpide. Il y a environ 2 milliards d'années, une cellule eucaryote primitive avale une bactérie qui passe à sa portée. Cette dernière ne se fait pas digérer mais se retrouve intégrée à la cellule prédatrice. Se crée alors une relation symbiotique : l'organisme eucaryote apporte des nutriments à la bactérie, qui en retour va augmenter les rendements énergétiques en utilisant l'oxygène pour compléter la dégradation des sucres. Ainsi la mitochondrie devient un organite cellulaire. C'est l'endosymbiose

Mais cette romance pourrait ne pas être aussi belle. Du moins, les découvertes récentes de chercheurs des universités de Sydney (Australie) et de Valence (Espagne) publiées dans Molecular Biology and Evolution laissent planer le doute. En réalité, si cette théorie était dominante, d'autres pensaient en revanche que l'ancêtre de nos mitochondries était un parasite. L'un des arguments qui a fait pencher la balance en faveur de l'endosymbiose est l'absence de flagelle chez les Rickettsiales (la probable famille de bactéries de l'ancêtre des mitochondries), donc un manque de mobilité chez les aïeuls de l'organite cellulaire.

Ici est représenté un flagelle de bactérie. Il peut battre jusqu'à 60 fois par seconde pour propulser l'organisme unicellulaire. © Alan Wolf, Flickr, cc by sa 2.0

Le flagelle de la discorde

Cependant, l'étude de Midichloria mitochondrii, une proche cousine supposée des mitochondries, révèle l'existence de 26 gènes capables de synthétiser un flagelle. « Mais d'où viennent-ils ? » reconnaît s'être emporté l'Australien Nathan Lo au moment de la découverte. « Cela nous semblait étrange. »

Il s'est alors demandé si cette Midichloria n'avait pas pu récupérer une partie du génome d'une bactérie non apparentée, comme cela se pratique parfois par transfert horizontal (par exemple via échange de plasmide). Les chercheurs ont donc tenté de reconstruire un arbre phylogénétique des bactéries à partir des informations génétiques codant pour le flagelle.

Si ces gènes ont été acquis d'un être non apparenté, alors les deux bactéries doivent partager une histoire évolutive relativement récente. Or ce n'est pas le cas. Midichloria a été replacée exactement là où on l'attendait sur l'arbre de l’évolution, indiquant qu'elle avait hérité de ces gènes d'un ascendant direct vivant à l'époque du précurseur des mitochondries.

Une mitochondrie parasite plutôt que proie

Ils en concluent donc que l'ensemble des bactéries de la famille des Rickettsiales possédaient probablement un flagelle dont elles ont perdu toute trace, à l'exception de Midichloria. Si cette mitochondrie originelle était effectivement dotée de ce cil propulseur, elle aurait pu parasiter la cellule eucaryote primitive, au lieu de se faire ingérer.


Cette petite animation en images de synthèse émanant de l'université de Harvard montre le fonctionnement et l'activité de la mitochondrie. © XVIVOAnimation, YouTube

Si la thèse de la présence d'un flagelle arrive à convaincre certains scientifiques, tous pourtant ne sont pas persuadés qu'elle suffit à valider la théorie du parasitisme. Les auteurs défendent leur position. Nathan Lo reprend la parole : « De nombreuses relations symbiotiques ont commencé par du parasitisme. Les protagonistes se sont d'abord combattus l'un l'autre avant de s'associer et de travailler ensemble ».

Si effectivement des arguments intéressants viennent d'être apportés, ils ne suffisent probablement pas à eux seuls à faire tomber la théorie de l'endosymbiose. Il ne faut pas par exemple écarter la possibilité que Midichloria ait finalement développé un flagelle après la séparation d'avec l'ancêtre des mitochondries. Il existe en biologie une règle de parcimonie qui dit que l'hypothèse la plus probable est celle qui fait intervenir le moins de modifications génétiques. Or il s'agit ici de faire disparaître les gènes codant pour un flagelle chez toutes les bactéries de la famille des Rickettsiales, à l'exception d'une. Il paraît donc plus sage, d'après ce principe, d'imaginer que seule Midichloria a eu un jour la possibilité d'élaborer un cil mobile. Mais peut-être que d'autres éléments supplémentaires viendront un jour clore définitivement le débat.