D’anciens organismes reprennent vie avec le dégel du pergélisol

Les changements climatiques annoncent la fonte de glacier et du pergélisol. Des mousses se sont réveillée après 1 500 enfouie à plus d’un mètre sous terre. Les scientifiques ont pu redonner vie a des vieux nématodes après 41 000 ans. Certains organismes sont assez fort pour renaitre si la glace le protège du gel et dégel. Reste qu’on ne voudrait quand même pas que de vieux virus et bactéries nuisibles ressuscitent aussi.
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D’anciens organismes reprennent vie avec le dégel du pergélisol

| Shutterstock/TrustMyScience

Thomas Boisson

L’emprisonnement dans la glace ne scelle pas nécessairement le destin des organismes piégés. Au cours des dernières années, les chercheurs ont exploré les étendues glacées de l’Arctique et de l’Antarctique à la recherche de survivants d’époques lointaines. Au plus profond du pergélisol, ils ont retrouvé des végétaux cryopréservés de plusieurs centaines (voire milliers) d’années, ainsi que des nématodes vieux de plus de 40’000 ans ramenés à la vie après leur exhumation.

Ces découvertes permettent aux chercheurs de mieux comprendre les mécanismes sous-tendant cette spectaculaire faculté de résilience.

De 1550 à 1850 environ, une vague de froid globale appelée Petit Âge Glaciaire a entraîné une augmentation de taille des glaciers à travers l’Arctique. Sur l’île Ellesmere au Canada, le glacier Teardrop s’est étendu et a emprisonné une petite touffe de mousse. Depuis 1850, celle-ci est restée gelée sous une couche de glace de 30 mètres.

La biologiste de l’évolution Catherine La Farge, et ses collègues, ont retrouvé la mousse de l’espèce Aulacomnium turgidum enfin libérée de son piège glacé. Elle était fanée et déchirée, mais arborait une teinte verdoyante. Les histoires de changement climatique soulignent souvent la fragilité vacillante du système écologique de la Terre. La situation est devenue encore plus alarmante lorsqu’un rapport des Nations Unies a déclaré qu’un million d’espèces de plantes et d’animaux de notre planète sont menacées d’extinction.

Carte indiquant les sites où l’équipe de La Farge a découvert les mousses. Crédits : Catherine La Farge et al. 2013

Mais pour quelques espèces exceptionnelles, le dégel des calottes glaciaires et du pergélisol commence à révéler un autre récit, celui d’une étonnante résilience biologique. Des chercheurs, dans un Arctique en réchauffement, découvrent des organismes, congelés et présumés morts depuis des millénaires, capables de revenir à la vie. Ces « zombies » de la période glaciaire vont de simples bactéries à des animaux multicellulaires, et leur endurance incite les scientifiques à revoir leur compréhension de ce que signifie la survie biologique.

Des mousses emprisonnées dans la glace et ramenées à la vie

En 2009, l’équipe de La Farge explorait le glacier Teardrop pour collecter de la matière végétale noircie et expulsée par le rétrécissement du glacier. Leur objectif était de documenter la végétation qui formait il y a longtemps la base de l’écosystème de l’île.

« Le matériau avait toujours été considéré comme mort. Mais en voyant du tissu vert, je me suis dit : c’est plutôt inhabituel » déclare La Farge à propos des touffes de mousse

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Les types de mousses exposés à la surface par le dégel du pergélisol. Crédits : Crédits : Catherine La Farge et al. 2013

La Farge a ramené à Edmonton des douzaines de ces échantillons curieux, les installant dans un sol riche en nutriments, dans un laboratoire chaud et lumineux. Près du tiers des échantillons ont repris vie avec de nouvelles pousses et de nouvelles feuilles. « Nous étions époustouflés » déclare-t-elle. La mousse a montré peu d’effets secondaires suite à son sommeil glacé.

Les échantillons de mousse ramenés à la vie en laboratoire, par l’équipe de La Farge. Crédits : Catherine La Farge et al. 2013

Une glaciation peut entraîner de sérieux dommages. Les cristaux de glace peuvent déchiqueter les membranes cellulaires et d’autres machines biologiques vitales. Au début de l’hiver, de nombreuses plantes et animaux succombent simplement au froid, espérant faire germer leurs graines ou éclore leurs œufs pour créer une nouvelle génération au printemps.

Survie des mousses : adaptations biologiques et pergélisol protecteur

Les mousses se dessèchent lorsque la température baisse, évitant ainsi le risque de formation de glace dans leurs tissus. Et si certaines parties de la plante subissent des dommages, certaines cellules peuvent se diviser et se différencier en divers types de tissus qui constituent une mousse complète, similaire aux cellules souches d’embryons humains. Grâce à ces adaptations, les mousses ont plus de chances que les autres plantes de survivre au gel à long terme, explique Peter Convey, écologiste du British Antarctic Survey.

Après la renaissance de la mousse canadienne trouvée par La Farge, l’équipe de Convey a annoncé qu’elle avait réveillé une mousse de 1500 ans enfouie à plus d’un mètre sous terre, dans le pergélisol de l’Antarctique.

« L’environnement du pergélisol est très stable » déclare Convey, soulignant que le sol gelé en permanence peut isoler la mousse des agressions exercées à la surface, tels que les cycles annuels de gel/dégel ou les rayonnements nuisibles à l’ADN.

L’équipe dirigée par Convey est parvenue à ramener à la vie des mousses emprisonnées dans la glace depuis 1500 ans. Crédits : Esme Roads et al. 2014

La repousse de mousses séculaires suggère que les glaciers et le pergélisol ne sont pas simplement des cimetières pour la vie multicellulaire, ils pourraient plutôt aider les organismes à résister aux périodes glaciaires. Et tandis que le réchauffement provoqué par l’Homme diminue la couche glaciaire de la banquise Arctique et Antarctique, le mécanisme qui les fait sortir vivants de la glace est sur le point de dominer les écosystèmes polaires naissants.

Une survie permettant une recolonisation végétale plus rapide

Convey explique que lorsque la glace fondante expose les surfaces émergées, les plantes colonisent généralement le nouveau terrain depuis un autre endroit, via des spores transportées sur de longues distances par le vent. Une telle dispersion est lente et prend souvent des décennies.

Mais quand quelque chose peut survivre in situ, indique Convey au sujet de la mousse découverte par son équipe, cela accélère considérablement le processus de recolonisation. Ces mousses peuvent recoloniser un paysage sans vie presque du jour au lendemain, ouvrant la voie à d’autres organismes, qui pourront s’établir. Bien que les mousses âgées découvertes par La Farge et Convey soient remarquables, l’ensemble des survivants de l’âge de glace s’étend bien au-delà de ce groupe de plantes.

Tatiana Vishnivetskaya étudie les micro-organismes anciens depuis longtemps. Microbiologiste à l’Université du Tennessee, Vishnivetskaya a exploré le pergélisol sibérien pour cartographier le réseau d’organismes unicellulaires qui ont prospéré il y a bien longtemps. Elle a réussi à ramener à la vie des bactéries datant d’il y a un million d’années dans une boîte de Pétri.

Elles ont l’air « très similaires aux bactéries que l’on peut trouver dans les environnements froids d’aujourd’hui » déclare-t-elle.

Des nématodes vivants vieux de 40’000 ans retrouvés dans la glace

Mais l’année dernière, l’équipe de Vishnivetskaya a annoncé une « découverte accidentelle » — une découverte impliquant un cerveau et un système nerveux — qui a bouleversé la compréhension des scientifiques concernant l’endurance biologique extrême.

Comme d’habitude, les scientifiques recherchaient des organismes unicellulaires, les seules formes de vie considérées comme viables après des millénaires enfermées dans le pergélisol. Ils ont placé l’échantillon congelé dans des boîtes de Pétri dans leur laboratoire, à température ambiante, et ont remarqué quelque chose d’étrange.

Parmi les bactéries et les amibes chétives, il y avait de longs vers segmentés avec une tête à un bout et un anus à l’autre — des nématodes.

« Bien sûr, nous avons été surpris et très excités » déclare Vishnivetskaya.

Faisant un demi-millimètre de long, ces nématodes étaient les créatures les plus complexes qu’aucun chercheur n’avait pu ramener à la vie après une glaciation aussi longue.

Observations au microscope de nématodes vivants emprisonnés dans la glace depuis le Pléistocène tardif (42’000 ans). Crédits : A. V. Shatilovich et al. 2018

L’équipe a estimé qu’un des nématodes avait 41’000 ans — de loin le plus vieil animal vivant jamais découvert. Ce ver, qui vivait dans le sol sous les pieds de l’Homme de Néandertal, a été ramené à la vie en laboratoire sans effets secondaires notables. Les experts ont suggéré que les nématodes sont bien équipés pour supporter les millénaires d’emprisonnement dans le pergélisol.

Endurance extrême des organismes : un atout pour la vie extraterrestre

« Ces animaux survivent à peu près à tout » déclare Gaétan Borgonie, expert des nématodes.

Il explique que les nématodes sont omniprésents dans les divers habitats de la Terre. Borgonie a trouvé des communautés de nématodes fourmillantes à plus de 3 km de la surface de la Terre, dans des puits de mines en Afrique du Sud, avec très peu d’oxygène et une chaleur brûlante.

Vishnivetskaya ne sait pas si les nématodes que son équipe a retirés du pergélisol ont traversé les époques en stade dauer, mais elle a supposé que les nématodes pourraient théoriquement survivre indéfiniment s’ils étaient gelés de manière stable.

Borgonie considère l’endurance des nématodes dans un contexte cosmique.

« C’est une très bonne nouvelle pour le système solaire » explique-t-il, estimant que ces exploits de survie pourraient laisser présager de la vie sur d’autres planètes.

Ici sur Terre, de nombreuses espèces sont en voie d’extinction alors que les humains perturbent le climat mondial. Mais près des pôles en dégel, quelques organismes robustes révèlent une endurance incroyable.

Sources : Doklady Biological Sciences, PNAS, Current Biolog

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Comment transformer poissons et crevettes en espions?

L’étude des animaux marins pourrait permettre d’indiquer des intrus comme des sous-marins ou des drones aquatiques sont dans les parages. C’est ce que les recherches militaires explorent pour faire de ces animaux des espions. Cela pourrait aussi à mon avis renseigner l’impact sur la faune marine des activités humaines dans les mers et océans. En autant que cela ne dérangent pas ces animaux ou organismes unicellulaires dans leurs habitudes
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Comment transformer poissons et crevettes en espions?

Synalpheus modestus, un type de crevette qui claque continuellement ses griffes ensemble. Celle-ci vit en Indonésie. Photo: iStockPhoto / RibeirodosSantos

Radio-Canada

Pourrions-nous un jour devoir nous méfier de la surveillance que pourraient exercer les poissons, crevettes et plancton qui peuplent les fonds marins? Si cette question peut sembler un peu ridicule pour le commun des mortels, certains scientifiques se la posent et des recherches sérieuses ont même été entreprises par des organisations de renom pour vérifier cette possibilité.

Parmi les organisations qui se penchent sur le sujet, on trouve la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), l’agence du département de la Défense des États-Unis chargée de la recherche et du développement de nouvelles technologies destinées à un usage militaire. Le dernier projet de la DARPA est en effet d’améliorer le renseignement militaire en utilisant une gamme de créatures aquatiques, des gros poissons aux organismes unicellulaires, comme systèmes d’alerte sous-marins.

« Nous essayons de comprendre ce que ces organismes peuvent nous dire sur la présence et les mouvements de toutes sortes de véhicules sous-marins dans l’océan », précise la Dre Lori Adornato, responsable du programme.

Celle-ci explique que les créatures vivantes réagissent de diverses manières à la présence de véhicules. L’une des plus connues, et objet de l’un des axes de recherche de la DARPA, est le phénomène de bioluminescence, qui induit certains organismes marins à se mettre à briller lorsqu’ils sont dérangés.

« Si vous avez un organisme comme la Noctiluca [algue unicellulaire] présent à la surface de l’océan et un véhicule sous-marin proche de la surface, vous pourrez le voir d’un avion grâce à la piste bioluminescente », illustre la spécialiste.

Son équipe espère cependant avoir une compréhension beaucoup plus détaillée des mouvements des sous-marins et des drones aquatiques.

« Nous voulons comprendre s’il est possible de distinguer la réaction des organismes aux perturbations naturelles par rapport aux perturbations causées par les humains, ou peut-être même à certains types d’objets particuliers », note Vern Boyle, vice-président des programmes avancés et des capacités émergentes chez Northrop Grumman, qui participe au projet.

Phénomène de bioluminescence du plancton. Photo : iStockPhoto / Natthapon Muttabunnakarn

Une variété d’espèces étudiées

Les scientifiques se penchent sur un large éventail de créatures et de comportements. Le mérou Goliath, par exemple, qui peut atteindre 2,5 mètres de long, est connu pour faire un bruit strident lorsqu’il est approché par des plongeurs. Il démontre aussi beaucoup de curiosité lorsqu’un nouvel objet entre dans son habitat.

En fait, de nombreuses espèces de poissons font constamment du bruit pour communiquer entre elles ou en réponse à des menaces extérieures.

Une des études implique la surveillance de l’environnement sonore sous-marin.

« Nous en sommes encore aux premières étapes du projet. Nous revenons d’un voyage aux îles Vierges américaines où nous avons pris des mesures du paysage sonore en présence d’un véhicule et en l’absence d’un véhicule. Nous commençons seulement à analyser ces données maintenant », mentionne Alison Laferrière de Raytheon BBN Technologies, également partenaire du projet.

Mme Laferrière envisage également d’explorer les possibilités qu’offre un certain type de crevette qui claque continuellement ses griffes ensemble, créant ainsi un signal sonore constant qui rebondit sur les objets environnants.

L’idée ici est de mesurer, comme avec les sonars traditionnels, le temps nécessaire au retour de ce signal ainsi que la force de celui-ci, ce qui pourrait révéler la taille, la forme et la distance des objets sous-marins passant près du crustacé.

« Le concept ne repose pas sur le fait que la crevette modifie son comportement de quelque façon que ce soit lorsque le véhicule s’approche, il utilise simplement le son qu’elle crée », souligne la chercheuse.

Ces crevettes pourraient donc constituer un système de surveillance indétectable et très efficace.

« C’est un système passif. Il sera de faible puissance et capable de détecter même les véhicules les plus silencieux », ajoute Mme Laferrière.

Le mérou Goliath démontre beaucoup de curiosité lorsqu’un nouvel objet entre dans son habitat. Photo : iStockPhoto / papa1266

Une armée d’espions à peu de frais

Quant au bar, il a été observé en train de plonger au fond de la mer après avoir entendu un bruit fort. Les chercheurs se demandent s’il pourrait réagir systématiquement de la même façon lorsqu’il rencontre un véhicule.

La Dre Helen Bailey, professeure agrégée de recherche au Center for Environmental Science de l’Université du Maryland, envisage avec grand optimisme le succès de cette recherche.

« Nous pouvons implanter des capteurs miniatures sur les poissons pour détecter le mouvement et la profondeur. La technologie existe déjà pour que ce soit un système en temps réel », dit-elle.

Selon l’experte, il n’y a aucune raison pour qu’une armée de poissons ne puisse pas servir de système d’alerte à peu de frais contre les sous-marins ennemis.

« Il faut comparer avec le système actuel et le montant d’argent qu’ils [les gouvernements] dépensent pour les avions, les navires, l’équipement hydrophone [microphone utilisé sous l’eau] et l’équipement de surveillance. Tout cela leur permet d’obtenir de très petits instantanés, alors que le système dont nous parlons durerait des mois », estime-t-elle

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Nous avons fait grandir un blob fascinant en le nourrissant d’avoine

Des fois, la recherche donne parfois des actions surprenantes, comme cette chercheuse qui a fait grandir un organisme unicellulaire qu’on appelle un blob. Il semble que c’est l’odeur est nauséabonde, mais l’expérience démontre que cet organisme avec une seule cellule peut apprendre et avoir une mémoire malgré l’absence de cerveau. Ce sont ces veines qui font le travail. Les recherches sont prometteuses avec le blob pour les cancers .. donc à suivre
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Nous avons fait grandir un blob fascinant en le nourrissant d’avoine

 

 

Le HuffPost  |  Par Annabel Benhaiem et Matthieu Balu

Ce n’est pas très ragoûtant un blob. C’est jaune, visqueux et ça ne sent pas la rose. Mais vivre avec finit par provoquer un certain attachement.

Le HuffPost France a partagé la vie d’un de ces organismes unicellulaires pendant un mois et quatre jours. Il nous a été donné par Audrey Dussutour, chercheuse au CNRS [Centre national de la recherche scientifique] et l’une des rares spécialistes françaises de la question. Elle avait apporté des échantillons américains lors de l’Échappée volée, un événement réunissant les têtes pensantes et agissantes du futur.

Nous avons de suite mis notre nouvel ami dans une boîte en plastique transparent. Le lendemain, il avait doublé de volume. Le surlendemain, il avait quadruplé. Le jour suivant, il cherchait à s’étaler sur les bords de la boîte en plastique, le cinquième jour, il sortait de la boîte.

Jusqu’à 10 mètres carrés

Il faut dire qu’on en avait pris soin. De l’eau et de l’avoine en abondance. Les blobs raffolent de ce régime. Ils se projettent vers la nourriture, par l’intermédiaire de petites veines jaunes, s’assoient dessus et finissent par former un tout avec l’avoine.

Ça ne les rend pas plus mignons pour autant. Mais les articles sur le blob ne tarissent pas d’éloges sur la finesse du réseau qu’il tisse en allant chercher à manger et à boire. Au jour le jour, la réalité est moins sympathique. D’abord, on ne sait plus où le caser. Ensuite, il faut s’en occuper jour et nuit.

Afin d’en prendre soin, l’une des auteurs de cet article l’a amené chez elle un week-end. Son mari a vite déchanté quand il a appris qu’il pouvait s’étendre jusqu’à dix mètres carrés.

« Allez, d’accord pour un chat », a-t-il concédé.

Mais à quoi ça sert un blob?

Le blob excite les passions parce qu’Audrey Dussutour en a dressé les multiples applications possibles dans son livre Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur le blob sans jamais oser le demander.

Selon la chercheuse, cet organisme, qui n’a qu’une seule cellule, qui n’est ni un champignon, ni un animal, ni une plante, est capable de penser. Jusqu’ici, la science considérait qu’il fallait un cerveau avec de multiples connexions. Le blob, lui, échange les informations avec ses congénères par ses veines.

Mieux, il a démontré qu’une seule cellule était capable d’apprentissage. Donc de mémoire. La chercheuse se pose donc cette question:

« Certaines cellules de notre corps seraient-elles capables d’apprendre? (…) Pourrions-nous (…) apprendre à nos cellules à ignorer certaines molécules thérapeutiques étrangères afin qu’elles ne soient pas détruites par l’organisme? »

« Grâce au blob, continue Audrey Dussutour, la question se pose: n’existerait-il pas une forme d’intelligence indépendante du cerveau que l’on aurait négligée? » À la manière des microbiotes de l’intestin, désormais appelés « deuxième cerveau ».

Le blob est aussi déjà utilisé dans la production de composés anticancéreux.

« Par exemple, le piment bleu vert du blob Arcyria mutans (arcyriacyanine A) possède une activité inhibitrice unique sur un large panel de lignées cellulaires de cancer humain. » Par ailleurs, « le réseau de veines du blob, en particulier sa formation, sert également d’inspiration à la recherche sur le cancer.

Pour survivre et se développer, les tumeurs ont besoin d’un approvisionnement en sang. Les priver de cet afflux sanguin serait donc un moyen efficace de lutter contre le développement du cancer.

 » Savoir comment le blob tisse ses réseaux, puis les abandonne, serait une clé dans ce secteur. « Avec le blob, le champ des possibles s’élargit sans cesse », précise la chercheuse.

Il est mort deux fois

En tous cas chez nous, au HuffPost France, il n’aura pas eu l’occasion de démontrer son utilité, parce qu’il est mort deux fois entre nos mains. Certes, un blob ne meurt jamais vraiment, mais le nôtre n’a pas souhaité se manifester plus avant.

La première fois, nous avons tenté de le filmer pour montrer sa progression. Nous l’avons mis sur de l’essuie-tout, mais la matière a aspiré toute l’eau dont le blob avait besoin. Nous avions beau essayer de le ranimer avec des pulvérisations régulières, rien n’y faisait. D’autant que nous avions besoin de lumière pour le filmer, or le blob est un nocturne.

Nous l’avons donc mis derrière des rideaux, mais la lumière rentrait par le haut. Bref, au bout de 48 heures, il était complètement desséché et n’avait pas progressé d’un centimètre.

Notre blob est mort une seconde fois, envahi par la moisissure formée autour de lui par les flocons d’avoine imbibés d’eau. Nous avons essayé de le nettoyer. Nous avons lavé sa boîte à la javel. Nous l’avons réinstallé confortablement, mais rien n’y a fait, la moisissure est revenue l’avaler.

Un blob, cela demande du temps, de l’amour et de la persévérance. Lors de l’Echappée volée, Audrey Dussutour racontait qu’elle s’obligeait à écourter ses week-ends pour aller nourrir ses blobs au laboratoire.

Un sens du sacrifice qui lui permet aujourd’hui de faire figurer ses recherches parmi les plus prometteuses au monde.

http://quebec.huffingtonpost.ca/

Une vie au ralenti dans le sous-sol océanique

On peut penser qu’au fin fonds des mers dans son  »sous-sol » la vie est impossible a cause de la presque inexistence de l’oxygène. Et bien non, des microbes y vivent et de depuis des millions d’années
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Une vie au ralenti dans le sous-sol océanique

 

Une communauté microbienne, qui n’a pas reçu de nutriments du monde extérieur depuis que les dinosaures foulaient la Terre, est encore vivante et active dans le sous-sol océanique, a découvert une équipe internationale de biologistes.

 

© Bo Barker Jørgensen

Selon Hans Røy de l’Université d’Aarhus au Danemark, ces microbes sont profondément enterrés sous les océans dans des argiles rouges vieilles de 86 millions d’années et réussissent à survivre avec d’infimes quantités d’oxygène.

En fait, elles en utilisent si peu que les scientifiques hésitent à les considérer comme vivantes. Elles vivent tellement au ralenti qu’ils devraient attendre un millier d’années avant d’y noter un changement quelconque.

Le saviez-vous? Pas moins de 90 % des organismes unicellulaires du globe vivent enfouis sous le plancher océanique.

 

Pour réussir à les étudier, les chercheurs ont prélevé des échantillons de boues dans des carottes sédimentaires issues des profondeurs du plancher océanique le long de l’équateur et dans le tourbillon du Pacifique Nord.

Ces échantillons de sédiments peuvent être longs de 1 kilomètre, le matériau le plus récent étant au sommet et le plus ancien à la base.

Hans Røy et ses collègues ont utilisé des capteurs d’oxygène en forme d’aiguille pour ainsi découvrir que les bactéries présentes dans ces sédiments sont vivantes et consomment de l’oxygène, bien que de manière très lente.

Ces microbes renouvellent leur biomasse à un rythme de quelques centaines à quelques milliers d’années, ce qui peut correspondre à leur division, mais aussi à leur cycle de réparation cellulaire.

Ces observations, pensent les chercheurs, laissent à penser que toutes les connaissances accumulées sur les micro-organismes à croissance rapide des laboratoires ne s’appliquent probablement pas à la vie ralentie des profondeurs sous les océans.

Le détail de cette découverte est publié dans la revue Science.

http://www.radio-canada.ca