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Accueil du site > Culture & Loisirs > Étonnant > Altruisme et Multicellularité chez les Amibes

Altruisme et Multicellularité chez les Amibes

(Auteur : Vran)

Introduction

Que dire de l’amibe sinon qu’il s’agit d’un eucaryote unicellulaire, proche parent des champignons, se nourrissant de bactéries et arpentant inlassablement les sols riches en déchets végétaux. Dépourvue de conscience et menant une existence précaire, partagée entre errance et phagocytose, l’amibe est a priori l’un des organismes vivants les moins intéressants que la nature ait engendré. Oser écrire un billet de blog sur une telle créature relèverait donc de l’inconscience ou d’un manque de respect total pour son lectorat…

Et pourtant, certaines de ces amibes, si antipathiques et insignifiantes soient-elles, possèdent une particularité qui a ébranlé le petit monde de la biologie, et mis à mal l’idée de dichotomie entre Unicellulaires et Pluricellulaires, pourtant bien ancrée dans les esprits. Au temps des vieux manuels, tout était simple : il y avait d’un côté les organismes composés d’une seule et unique cellule, les unicellulaires, et de l’autre ceux composés, comme leur nom l’indique, de plusieurs cellules, les pluricellulaires. Puis est arrivé Dictyostelium discoideum, une espèce de champignon amiboïde aujourd’hui utilisé comme organisme modèle par moult laboratoires à travers le monde, qui a balayé toutes ces certitudes du revers de son petit pseudopode et apporté un nouveau concept : celui de la multicellularité facultative. Le cycle de vie de Dictyostelium étant très complexe dans sa globalité, nous allons nous concentrer sur une petite partie de celui-ci dénommée “cycle social”.

Cycle social de Dictyostelium discoideum

(Image : Richard H. Kessin)

 

En temps normal, les amibes (unicellulaires) vivent en solitaire. Elles phagocytent des bactéries pour se sustenter, se divisent par mitose et procèdent à l’occasion à une fusion sexuelle si elles rencontrent un partenaire compatible. Mais lorsque le milieu se fait pauvre en ressources et qu’il devient difficile d’y survivre, elles sont capables d’adopter une forme de résistance et de dispersion (et non de reproduction) appelée spore, grâce à laquelle elles pourront survivre aux carences nutritives, à la dessiccation ou au froid. Ce phénomène n’est pas exceptionnel, il est même très bien connu chez les champignons et les bactéries. Cependant, le processus conduisant à la sporulation chez dictyostelium présente deux originalités : la première est la formation d’une structure pluricellulaire à partir de multiples individus unicellulaires, et la seconde est le sacrifice d’une partie de cette population au profit des autres.

De l’amibe à la Spore : processus de Sporulation

Mais commençons par le commencement. Le manque de nutriment induit chez quelques individus la production d’AMPc (ou Adénosine monophosphate cyclique, molécule bien connue des biologistes) qui sera sécrétée dans le milieu extérieur. On assiste alors à un phénomène de chimiotactisme (ou chimiotaxie) très impressionnant : toutes les amibes passant à proximité du “centre attracteur” sécrétant l’AMPc vont être attirées par la substance, se diriger vers sa source et en produire à leur tour, amplifiant le phénomène jusqu’à ce que tous les individus disponibles soient agrégés en une même masse. Au sein de celle-ci vont avoir lieu de véritables différenciations cellulaires, certaines amibes se spécialisant dans la phagocytose de bactéries tandis que d’autres se prépareront à devenir des spores ou à se sacrifier. Par ailleurs, les cellules adhérant les unes aux autres grâce à des adhésines (glycoprotéines également produites en réponse au stress alimentaire), ce qui d’extérieur ne ressemble qu’à un amas d’individus unicellulaires devient alors un organisme pluricellulaire à part entière. Plus étonnant encore, cet agrégat s’allonge et se déplace en rampant (d’où son petit surnom de “limace”) en direction d’une source de lumière (c’est à dire vers la surface dans les conditions naturelles), il ne s’agit plus de chimiotactisme, mais de phototactisme (attraction vers la lumière). Au cours de son périple, la limace (pouvant mesurer jusqu’à 4mm de long) continue de phagocyter des bactéries, absorbe encore quelques amibes retardataires et pourra même fusionner avec une autre limace si elle en croise une compatible. Une fois la surface atteinte, les choses sérieuses commencent : la limace s’arrête, s’ancre au sol et tandis que les amibes constituant sa partie la plus postérieure se sacrifient les unes après les autres en formant une longue tige (sorte de courte échelle suicidaire), un petit paquet d’individus adoptent la forme de spore et entre en dormance, on nomme l’ensemble de la structure une “fructification”. Le fait d’être ainsi placés en hauteur (quelques millimètres seulement, cela dit) leur permettra d’être ramassés par le vent ou les animaux et peut-être dispersés vers un milieu plus riche. Ca vous parait compliqué ? Ca irait sûrement mieux avec quelques images ? Ben soyez pas timides, il suffit de demander :

Le cycle social de Dictyostelium en images

(et en allemand, ça vous fera réviser un peu tiens)

 

0:40 à 0:59 amibes isolées (unicellulaires, observez les pseudopodes)

1:00 à 1:25 chimiotactisme (flux d’amibes isolées à différents grossissements)

1:26 à 1:45 agrégation (rassemblement au niveau des centres attracteurs)

1:46 à 2:37 naissance et déplacement des limaces (pluricellulaires)

2:38 à 3:18 ancrage de la limace et formation de la fructification

3:19 à 3:39 ingestion par un gastéropode épineux

Le plus étonnant d’un point de vue biologique, c’est probablement la rupture de cette fameuse barrière Unicellulaire/Pluricellulaire. Comme il en est fait mention au début de ce billet, le cycle de vie de Dictyostelium est très complexe et n’implique pas obligatoirement la formation de limaces (celles-ci n’apparaissent qu’en cas de carence dans le milieu). Ainsi la multicellularité est facultative, ou plutôt, elle n’est nécessaire que dans un cas particulier. De plus, chose inédite, l’organisme pluricellulaire se forme à partir d’une multitude d’individus unicellulaire indépendants et chacun parfaitement autonome. Mais au delà de son originalité, ce phénomène apporte une piste potentielle sur l’apparition de la multicellularité dans le monde vivant. En effet, si la communauté scientifique n’a, pour le moment, aucune certitude concernant l’apparition de la vie, elle suppose tout de même que les premier organismes vivants étaient unicellulaires (question de parcimonie). L’étude de Dictyostelium pourrait donc apporter des arguments et aider à l’élaboration d’une hypothèse concernant l’émergence de la multicellularité dans le monde vivant.

Voyez également toute la dimension sociale de la chose (au sens scientifique du terme, c’est à dire “l’existence de relations entre les vivants”, les amibes ne vont pas pointer aux Assedic). Dans une population soumise à une carence nutritive et contrainte de quitter son milieu, certains individus se sacrifient afin que les autres puissent survivre et être dispersés. L’intérêt du groupe passe donc avant celui de l’individu chez certaines espèces (et qu’on ne vienne pas me parler de lemmings).

Conclusion (et divagations surtout)

Les adeptes de la philosophie de comptoir pourraient voir dans la vie de cet organisme une jolie fable, un genre de conte zen avec une histoire à la Walt Disney où celui qui est le plus petit par la taille finit par donner des leçons d’humilité et de grandeur d’âme aux plus massifs de ses congénères. Ouais, je pourrais pondre un truc chialant et bien moralisateur, en faire un livre qui serait adapté au cinéma et génèrerait des millions de dollars de recette… mais là tout de suite j’ai la flemme et surtout un paquet de manips en retard. Alors je vais gentiment retourner à ma paillasse et essayer de faire un truc constructif (d’ailleurs vous pourriez faire pareil au lieu de glander sur internet).

 

Références et liens :
  • Richard H. Kessin. Evolutionary biology : Cooperation can be dangerous. Nature 408, 917-919 (21 December 2000)
  • Urushihara H. The cellular slime mold : eukaryotic model microorganism. Exp Anim. 2009 Apr ;58(2):97-104.
  • Page wikipedia sur Dictyostelium discoideum.
  • Dictybase, base de données online pour Dictyostelium.

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2 réactions à cet article    


  • zelectron zelectron 19 novembre 2009 10:35

    Et bien non ! je suis resté ! et je vous dis merci pour cette digression constructive.


    • Thierry 19 novembre 2009 10:35

      Bonjour Vran, et merci pour cet article PASSIONNANT !
      Loin de parler des lemmings, j’évoquerai plutôt l’idée selon laquelle le vivant est totalement au service de la sauvegarde de son ADN.

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