Découverte d'une amibe de feu capable de se reproduire au-dessus de 60°C : l'organisme record qui défie les limites de la vie surprend les scientifiques
Une amibe de feu qui se divise à 63°C et survit brièvement jusqu'à 70°C en laboratoire a été découverte dans le parc national volcanique de Lassen : ce que l'on sait de cette découverte record
À 63°C Allumons le feu à Toeba Cascadensis il fait quelque chose qu'aucun eucaryote connu n'a jamais fait : il se divise. À 64°C, il continue de bouger. En poussant plus haut, il peut même surmonter une brève exposition à 70°C, entrer dans une forme dormante et redevenir actif lorsque la température baisse.
L'amibe a été isolée dans les eaux géothermiques du parc national volcanique de Lassen, dans le nord de la Californie, et décrite dans l'étude publiée dans Cellule. Le résultat porte la limite maximale connue dans laquelle un organisme eucaryote peut se reproduire de 60 à 63°C. Trois degrés semblent être une petite quantité tant que les membranes, les protéines et l'ADN doivent les supporter.
L'amibe, faut-il le préciser, . C'est un organisme unicellulaire appartenant aux Amibozoaires, mais il partage une caractéristique fondamentale avec les animaux, les plantes et les champignons : c'est un eucaryote, il possède donc un noyau et des structures cellulaires délimitées par des membranes. C’est précisément cette plus grande complexité qui fait de la chaleur un problème sérieux : des températures élevées peuvent déstabiliser les membranes, déformer les protéines et endommager le matériel génétique.
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D’un torrent bouillant à un record de 63°C
La découverte a eu lieu lors des recherches du groupe dirigé par Angela Oliverio de l'Université de Syracuse. Les scientifiques échantillonnaient plusieurs environnements géothermiques à Lassen lorsqu'ils ont récupéré l'organisme dans un petit ruisseau chaud, décidément moins spectaculaire que les grands bassins acides qui font la renommée du parc.
Même l'équipement a eu ses moments de pragmatisme : comme le rapporte l'Université de Syracuse, pour atteindre l'un des points les plus étroits du ruisseau, le groupe a même utilisé des pinces à barbecue. La frontière de la biologie cellulaire passe parfois aussi par le département de cuisine.
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Une fois cultivée en laboratoire, l’amibe a continué à croître à mesure que la température augmentait progressivement. À 63°C, les chercheurs ont observé directement la mitose, documentant également la division cellulaire grâce à des techniques de microscopie. À 64°C, l’organisme était encore capable de bouger.
Au-dessus de ce seuil, il cesse de se reproduire. Selon les données résumées par la NASA, il peut conserver une certaine activité jusqu'à environ 66°C et récupérer après une exposition de cinq minutes à 70°C. À ces températures, il forme un kyste, une structure dormante qui lui permet d'attendre des conditions moins hostiles. A 80°C, lors des expériences, il ne parvenait plus à récupérer.
C'est une distinction importante : le record concerne la capacité de se reproduire à 63°C, et pas simplement de survivre quelques minutes à des températures plus élevées.
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Comment ça ne « cuise » pas
L'équipe a séquencé le génome de Allumons le feu à Toeba Cascadensis et comparé sa réponse à la chaleur avec celle d’autres amibes. Plusieurs indices ont émergé, sans pour autant tout réduire à un seul « gène chaleur ».
Les gènes liés à la protéostasie, c'est-à-dire les systèmes qui maintiennent les protéines dans la bonne forme, la stabilité du génome et la capacité de percevoir l'environnement, sont particulièrement représentés dans le génome. Lorsque la température augmente, certains mécanismes impliqués dans la réparation de l’ADN, le maintien des protéines et le trafic membranaire cellulaire deviennent également plus actifs.
Il y a ensuite une caractéristique des protéines qui a retenu l’attention des chercheurs. Beaucoup présentent en surface une plus grande quantité de résidus chargés positivement, une propriété également observée chez les bactéries et les archées adaptées aux très hautes températures. Les auteurs émettent l’hypothèse que cela pourrait aider à maintenir la stabilité des protéines en limitant le mauvais repliement et l’agrégation induits par la chaleur.
Des similitudes intéressantes, d’autant que bactéries, archées et eucaryotes appartiennent à des branches de l’arbre de vie très différentes : face au même problème thermique, l’évolution a peut-être trouvé des solutions biochimiques comparables.
Les bactéries font bien pire, mais le record de l'amibe compte
À première vue, 63°C ne sont rien en comparaison de certains micro-organismes extrémophiles. Les bactéries et notamment les archées peuvent vivre à des températures beaucoup plus élevées : certaines atteignent plus de 100°C. La comparaison rassemble cependant des cellules construites de manières profondément différentes.
Les eucaryotes doivent maintenir un noyau fonctionnel, des membranes internes et de nombreux organites. Pendant des décennies, personne n'avait pu documenter leur reproduction au-dessus de 60°C. Allumons le feu à Toeba Cascadensis des changements qui limitent et suggèrent qu'au moins certains eucaryotes microscopiques pourraient être beaucoup plus résistants que ce que les observations précédentes indiquaient.
Le travail implique également l'astrobiologie. Connaître les limites de température, d'acidité, de pression et de disponibilité de l'eau dans lesquelles une cellule peut fonctionner permet de délimiter les environnements dans lesquels rechercher la vie en dehors de la Terre. Cependant, les chercheurs eux-mêmes appellent à la prudence : supporter la chaleur seule ne suffit pas. L’amibe a également besoin d’eau, d’oxygène, de conditions chimiques appropriées et surtout d’autres organismes pour se nourrir.
A Lassen, en effet, Allumons le feu à Toeba Cascadensis il se nourrit de bactéries elles-mêmes adaptées aux températures élevées. Son petit écosystème doit fonctionner ensemble.
Le record reste le suivant : division cellulaire à 63°C, mouvement au-delà de cette température et possibilité de redevenir actif après une brève exposition à 70°C. Cependant, à 80°C, même l’amibe de feu n’y est pas parvenue. Soixante-trois, jusqu’à récemment, cela semblait déjà trop.
