Les scientifiques découvrent comment les tardigrades peuvent survivre à la déshydratation

Les Scientifiques Découvrent Comment Les Tardigrades Peuvent Survivre à La

Des scientifiques de l’Université de Tokyo au Japon ont identifié le mécanisme pour expliquer comment les tardigrades peuvent survivre à une déshydratation extrême en particulier, selon un nouvel article publié dans la revue PLoS Biology.

Selon l’étude, il s’agit d’une protéine qui forme un réseau protecteur semblable à un gel pour protéger les cellules sèches.

Que sont les tardigrades

Les tardigrades sont des micro-animaux qui peuvent survivre aux conditions les plus difficiles : pression extrême, température extrême, radiation, déshydratation, famine – même exposition au vide de l’espace. Les créatures ont été décrites pour la première fois par le zoologiste allemand Johann Goeze en 1773. Elles ont été surnommées tardigrada (« pas lents » ou « marcheurs lents ») quatre ans plus tard par Lazzaro Spallanzani, un biologiste italien.

C’est parce que les tardigrades ont tendance à ramper comme un ours, ce qui leur vaut le surnom d’ours d’eau. Puisqu’ils peuvent survivre presque n’importe où, ils peuvent être trouvés dans de nombreux endroits : fosses marines profondes, sédiments salés et d’eau douce, forêts tropicales, Antarctique, volcans de boue, dunes de sable, plages, lichens et mousses. (Un autre nom pour eux est « porcelets de mousse »).

Lorsque leur habitat humide s’assèche, cependant, les tardigrades entrent dans un état connu sous le nom de « tun » – une espèce d’animation suspendue, dans laquelle les animaux peuvent rester jusqu’à dix ans. Lorsque l’eau recommence à couler, les ours d’eau l’absorbent pour se réhydrater et reprendre vie.

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La protéine est responsable de la protection des tardigrades contre la déshydratation (Image : Pasotteo/)

Ils ne sont pas techniquement membres de la classe des organismes extrêmophiles, car ils ne prospèrent pas dans des conditions extrêmes autant qu’ils résistent; techniquement, les tardigrades appartiennent à la classe des organismes extrêmement tolérants. Mais leur résistance fait des tardigrades un sujet de recherche favori des scientifiques.

Une étude de 2020 a révélé que la démarche distinctive de l’ours d’eau ressemble à celle des insectes 500 000 fois sa taille, malgré un écart évolutif de 20 millions d’années entre eux. En 2019, un vaisseau spatial israélien transportant les minuscules créatures dans un état tun a atterri sur la Lune, laissant supposer que les tardigrades auraient pu survivre à l’impact.

Cependant, il est hautement improbable que les tardigrades aient survécu, selon une étude publiée l’an dernier par des scientifiques britanniques. Ils ont mis plusieurs tardigrades en tonneaux et en ont mis deux à quatre à la fois dans une balle creuse en nylon.

Ensuite, les scientifiques ont tiré les tardigrades sur une cible de sable à des vitesses croissantes à l’aide d’une arme à gaz léger à deux étages. Il s’est avéré que les ours d’eau peuvent survivre à des impacts allant jusqu’à 900 mètres par seconde (3 000 km/h) et à des pressions de choc momentanées allant jusqu’à 1,14 gigapascals (GPa).

L’atterrisseur a peut-être chuté à quelques centaines de mètres par seconde, mais le choc de sa structure métallique frappant la surface aurait généré des pressions bien supérieures à 1,14 GPa, ont déclaré les chercheurs à Science.

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Les soi-disant ours d’eau survivent à une variété de situations (Image : Kirsanova Tania/)

Le plus pertinent pour cette dernière étude est un article de 2017 démontrant que les tardigrades utilisent un type spécial de protéine désordonnée pour suspendre littéralement leurs cellules dans une matrice vitreuse qui prévient les dommages.

Les chercheurs ont surnommé le mécanisme la « protéine désordonnée intrinsèque spécifique au tardigrade » (TDP). En d’autres termes, les cellules se vitrifient. Plus une espèce de tardigrade possède de gènes TDP, plus elle entrera rapidement et efficacement dans l’état tun. Comme le biologiste Thomas Boothby de l’Université de Caroline du Nord aux États-Unis l’a dit à Ars à l’époque :

« Ce que nous pensons qu’il se passe essentiellement, c’est qu’à mesure que les tardigrades se dessèchent, ils produisent beaucoup de ces protéines désordonnées. Ces protéines remplissent essentiellement le cytoplasme des cellules tardigrades et, en séchant, forment une matrice vitreuse à l’intérieur de la cellule. Toutes les choses sensibles à la dessiccation dans les cellules tardigrades sont piégées dans les pores de cette matrice. Cette encapsulation empêche le déploiement, la rupture, la rupture et/ou l’agrégation de matériel biologique sensible à la dessiccation.

Cependant, l’année dernière, une autre équipe de scientifiques japonais a remis en question cette hypothèse de « vitrification », citant des données expérimentales suggérant que les résultats de 2017 pourraient être attribués à la rétention d’eau des protéines.

Cette dernière étude soutient cette contre-hypothèse. « Nos données suggèrent un nouveau mécanisme de tolérance à la dessiccation basé sur la formation de filaments/gels », ont écrit les auteurs de la nouvelle recherche.

« Alors que l’eau est essentielle à toute vie telle que nous la connaissons, certains tardigrades peuvent vivre sans elle potentiellement pendant des décennies. L’astuce réside dans la façon dont vos cellules gèrent ce stress pendant le processus de déshydratation », a déclaré le co-auteur Takekazu Kunieda de l’Université de Tokyo.

« On pense que lorsque l’eau quitte une cellule, une sorte de protéine doit aider la cellule à maintenir sa force physique pour éviter qu’elle ne s’effondre. Après avoir testé plusieurs types différents, nous avons découvert que d’abondantes protéines cytoplasmiques thermosolubles (CAHS), uniques aux tardigrades, sont responsables de la protection de leurs cellules contre la déshydratation.

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Les protéines des tardigrades pourraient être appliquées dans notre vie quotidienne (Image : Corona Borealis Studio/)

Dans ce scénario, les protéines CAHS entrent en action lorsqu’elles réalisent que leur cellule d’encapsulation s’est déshydratée, formant des filaments de type gel (par opposition à une matrice vitreuse) en séchant.

Ces filaments, à leur tour, forment des réseaux qui maintiennent la forme structurelle de la cellule sans son eau. Lorsque le tardigrade se réhydrate, les filaments se retirent progressivement, garantissant que la cellule n’est pas stressée ou endommagée lorsqu’elle récupère de l’eau.

Kunieda et ses collègues ont également assemblé les gènes de la protéine dans des cellules d’insectes et humaines cultivées. Cela a d’abord été difficile car les cellules devaient être colorées pour être visibles au microscope.

La plupart des méthodes de coloration nécessitent des solutions à base d’eau, et la concentration d’eau était une variable clé qui devait être contrôlée pour cette étude. Ils ont résolu le problème en incorporant la tache dans une solution à base de méthanol.

Le résultat : les protéines CAHS ont présenté le même comportement dans les cellules d’insectes et ont même montré une fonctionnalité limitée dans les cellules humaines, ce qui suggère que cette caractéristique pourrait ne pas être limitée aux tardigrades.

Entre autres applications potentielles, les découvertes pourraient un jour déboucher sur de nouvelles méthodes de conservation du matériel biologique sur de longues périodes, utiles pour prolonger la durée de conservation de certains médicaments ou vaccins, voire d’organes entiers en attente de transplantation.

Avec les informations d’Ars Technica

L’image sélectionnée: 3Dstock/

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