Des chercheurs dévoilent le mécanisme qui permet aux tardigrades de survivre dans l'espace et les conditions extrêmes. © Sebastian Kaulitzki, Adobe Stock

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Tardigrades : on sait comment ils survivent aux conditions extrêmes

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Les tardigrades. Ils sont microscopiques et pourtant, ils survivent à des conditions extrêmes : au froid, au vide et même aux radiations. Et des chercheurs viennent de démêler les fils du mécanisme moléculaire qui leur autorise de telles prouesses.

Il existe plus de 1.200 espèces de tardigrades. Des d'invertébrés microscopiques -- ils mesurent moins d'un millimètre -- aux allures d'oursons qui vivent en milieu aquatique. Et certains vivent dans des conditions particulièrement rudes : exposition aux radiations ou à des produits chimiques toxiques, températures très basses, etc. Les chercheurs les qualifient d'extrémophiles.

Et aujourd'hui une équipe de l'université de Californie à San Diego (États-Unis) annonce avoir enfin compris comment ces minuscules créatures se protègent, notamment des radiations. Le mécanisme repose sur une protéine appelée Dsup pour Damage suppression protein. Une protéine qui s'est déjà montrée capable de protéger des cellules humaines contre les rayons X.

Les radicaux hydroxyles ont tendance à endommager l’ADN (à gauche) mais lorsqu’intervient la protéine Dsup, un nuage protecteur se forme et met l’ADN à l’abri (à droite). © James Kadonaga, Université de Californie à San Diego

Une protéine au cœur du mécanisme

Une analyse biochimique a montré que Dsup a tendance à se lier à la chromatine, une structure au cœur des cellules, essentiellement formée d'ADN. Se faisant, la protéine va constituer un nuage protecteur qui va mettre l'ADN à l'abri des radicaux hydroxyles produits par les rayons X. Selon les chercheurs, ce mécanisme devait initialement servir à aider les tardigrades à survivre dans des environnements moussus.

« Des versions optimisées de Dsup devraient nous permettre de protéger l’ADN de nombreux types de cellules », commente James Kadonaga, chercheurs à l'université de Californie. De quoi imaginer améliorer de nombreuses applications telles les thérapies cellulaires ou la production de produits pharmaceutiques dans des cellules en culture.

Pour en savoir plus

Le mystère des tardigrades, ces animaux qui résistent au vide spatial

Embarqués en orbite terrestre sur une plate-forme exposée au vide et aux radiations, des tardigrades, minuscules animaux proches des arthropodes, sont revenus en parfaite santé, et deviennent une énigme scientifique.

Article de Jean-Luc Goudet paru le 09/09/2008

Un tardigrade au microscope électronique à balayage. Une drôle d'allure pour un champion toutes catégories de la survie. © Rick Gillis et Roger J./Haro Department of Biology University of Wisconsin - La Crosse

Le 14 septembre 2007, une fusée russe satellisait une capsule sphérique dans laquelle s'entassaient 43 expériences scientifiques. L'une d'elles concrétisait un projet un peu fou : vérifier si quelques animaux, directement exposés au vide spatial pourraient survivre. On sait que des bactéries en sont capables mais il semblait impossible que des animaux puissent résister aux deux grands dangers de l'espace, le vide, qui fait bouillir l'eau interne, et les rayonnements ultraviolets, qui démolissent les chromosomes.

Pourtant des biologistes suspectaient un groupe d'animaux étonnants, les tardigrades, de pouvoir relever le défi. On savait déjà qu'ils peuvent supporter un vide semblable à celui de l'espace et des zoologistes russes ont affirmé que certains avaient survécu à une sortie dans l'espace (rapporté par Guillaume Lecointre et Hervé Le Guyader dans Classification phylogénétique du vivant, éditions Belin). Proches des arthropodes (donc des insectes et des crustacés), les tardigrades sont bien plus discrets, avec une taille variant entre 50 microns et 1,2 millimètre. Protégés par une cuticule, ils marchent sur quatre paires de pattes courtes et sont plutôt rondouillards. En anglais, ils sont communément appelés water bears (ours d'eau).

Ces animaux méconnus sont présents sous toutes les latitudes, dans l'océan et en milieu terrestre partout où il y a des végétaux et de l'eau, même en toute petite quantité. Quelques gouttes leur suffisent. On les trouve ainsi dans le sol humide, au milieu des lichens ou sur les plantes, mais aussi sur les rochers ou les cailloux. Parmi les quelque six cents espèces connues, certaines chassent des petits animaux, d'autres traquent les détritus et quelques-unes pompent le liquide interne des végétaux avec un appendice buccal en forme d'aiguille.

Le tardigrade Richtersius coronifer, qui peuple l'humidité des mousses, dans le sud de la Suède. © K. I. Jönsson

Champions toutes catégories de la résistance

Pour les espèces vivant en eau douce, le milieu est souvent éphémère puisqu'il suffit d'une petite évaporation pour faire disparaître l'eau dans laquelle ils vivent. En réponse, les tardigrades ont développé une remarquable résistance à la dessication. L'animal peut se dessécher sur pied et entrer en vie ralentie, jusqu'à se réduire à une petite masse informe. Cet état, dit d'anhydrobiose, lui permet de supporter des environnements extrêmes. D'autres animaux adoptent ce genre de stratégie. Les artémies, ces sortes de petites crevettes qui vivent dans les salines, l'utilisent pour leurs œufs lorsque leur milieu se dessèche complètement. Mais le tardigrade fait mieux. Il peut ainsi survivre à une plongée dans l'hélium liquide à -272°C, tout près du zéro absolu. A la chaleur, le même ne mourra qu'au-dessus de 151 °C. Il n'est donc pas étonnant que les tardigrades aient pu coloniser des milieux très différents et parfois extrêmes. Sous la glace ou dans les forêts tropicales, au fond de la mer ou sous la neige des plus hautes montagnes du monde, ces durs à cuire sont à l'aise partout.

Plus curieusement, les tardigrades résistent à des pressions démesurées (600 mégapascals) et supportent très bien de fortes doses de rayonnements énergétiques, ultraviolets ou X, sans que l'on comprenne à quoi ces caractéristiques sont utiles à l'animal dans son milieu naturel. Ces performances étranges ont fini par leur faire acquérir une certaine célébrité. Si le nombre de vidéos sur YouTube consacrées à une vedette du star system constitue une bonne mesure de sa notoriété (ce qui reste à démontrer), les tardigrades, avec une kyrielle de séquences en tout genre (et même un clip), atteignent un niveau honorable.

La réputation des tardigrades n'est pas seulement médiatique. Des biologistes se consacrent à leur étude et en particulier à leurs capacités de survie. C'est le cas du Suédois Ingemar Jönsson, de l'université de Kristianstad. Lui et ses collègues ont conçu l'expérience Tardis (Tardigrades in space), qui a pris place sur une plate-forme baptisée Biopan-6, réalisée par l'Esa et installée à l'extérieur d'une capsule Foton-M3, satellisée à 270 kilomètres d'altitude pour douze jours par une fusée russe Soyouz-U. Des tardigrades de quatre espèces différentes, en état d'anhydrobiose, étaient disposés dans quatre séries de boîtiers ouverts sur l'espace pendant dix jours. Un groupe était protégé de toutes les radiations, deux autres recevaient soit les UV-A soit les UV-B et le dernier ne disposait d'aucune protection. A cette altitude, le rayonnement ultraviolet atteint 7.000 kilojoules/mètre carré soit mille fois plus qu'au niveau de la mer.

Le même animal, en état d'ahnydrobiose. Une partie des organes a disparu. © K. I. Jönsson

Ils l'ont fait

Dès le retour de la capsule, désorbitée et ramenée sur Terre sous parachutes, les chercheurs constataient que les animaux desséchés semblaient intacts. Mais étaient-ils bien vivants ?

L'équipe Tardis publie aujourd'hui ses résultats dans la revue Current Biology. Oui, les tardigrades sont, pour beaucoup du moins, revenus vivants. Dans le groupe soumis aux UV-B, le rayonnement ultraviolet a tout de même décimé plus de 80% des animaux et le taux de survie était nul chez les animaux exposés aux UV-A et B. En revanche, la plupart des tardigrades qui n'ont reçu que les ultraviolets A - tout en ayant, rappelons-le, subi le vide spatial - étaient bien vivants. Les animaux ont repris leurs activités habituelles et les biologistes ont constaté qu'ils étaient toujours capables de se reproduire.

Cette résistance pose problème car elle implique probablement des mécanismes de réparation de l'ADN, que les puissants rayonnements UV ont certainement dégradé. Pour  Ingemar Jönsson, cette capacité « est un mystère » et l'étude des mécanismes biochimiques en jeu expliquera peut-être aussi la résistance à la dessication. Les tardigrades ont donc sûrement quelque chose d'important à nous apprendre...

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