Le naturalisme, un 6eme sens ?

February 15, 2014, 10:08 am

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Article écrit à 6 mains, par Nicobola, Boris et Aurélide.

 « Joyeux anniversaire ! »

  

Source

Cette phrase, on l’entend au moins une fois par an. Et qui dit anniversaire dit… oui, gâteau, on sait Donald, tu as toujours faim. Oui, fiesta, on sait Nico, tu aimes faire la bringue !!! Mais surtout… oui Aurélide, tu as raison : les cadeaux !
Souvenez-vous, quand vous étiez petits, ouvrant de grands yeux devant l’amoncellement de présents… Dès lors que vous aviez repéré un emballage qui vous semblait prometteur, plusieurs choix s’offraient à vous. Certains palpaient le papier cadeau, tandis que d’autres secouaient les boites mystérieuses pour essayer d’en deviner le contenu… d’autres encore se précipitaient et arrachaient l’emballage d’un coup sec pour révéler ce qui y était dissimulé !
Mais que viennent faire les cadeaux d’anniversaire sur ce blog ? Eh bien, comme les enfants qui cherchent à deviner ce qui se cache sous les emballages, les naturalistes utilisent différentes techniques pour chercher à savoir ce qu’ils ont entre les mains en faisant intervenir l’ensemble des cinq sens.

Nous allons vous présenter ici comment identifier les êtres vivants qui nous entourent à l'aide de tous les moyens que nous avons à notre disposition, sans avoir besoin d'appareils technologiques perfectionnés.

La vue :

Commençons avec le sens que nous utilisons le plus en tant que primates : la vue.
La majorité des critères qu’on utilise pour distinguer les espèces entre elles sont des critères que l’on peut observer. C’est bien pour ça que tous les guides naturalistes utilisent largement des illustrations et des descriptions visuelles. Cependant les formes et les couleurs ne sont pas les seules caractéristiques visibles des êtres vivants : d’autres indices visuels auxquels on pense moins peuvent nous aider grandement à l’identification de certains animaux, comme le mouvement (déplacement, comportement) ou les traces qu’ils peuvent laisser dans leur environnement ! Voici quelques exemples :

Il existe dans les mares une diversité insoupçonnée car la plupart du temps quasiment invisible tant les animaux sont minuscules. On trouve dans ces mares trois taxons de crustacés majoritaires : les cladocères (dont font partie les daphnies), les copépodes et les ostracodes. Il est parfois difficile de différencier ces tous petits animaux à l’œil nu. Evidemment l'identification est facilitée par l’utilisation d’une loupe. Pourtant, plusieurs autres caractères peuvent permettre de les différencier sans avoir besoin de matériel optique, ni de devoir connaitre la morphologie très précise des espèces. Les cladocères nagent en battant des antennes par petits bonds verticaux tandis que les copépodes nagent horizontalement par à-coups successifs aussi grâce à leurs antennes. Quant aux ostracodes, ils ont plutôt tendance à rester au fond et nagent avec leurs pattes de manière continue. Voilà comment l’observation de leur mouvement peut aider à identifier des organismes.

 Copépodes :

Daphnies :

Ostracodes :

Anecdotes de Nicobola à propos de petites bêbêtes méconnues :

Un autre petit exemple - qui me tient à cœur car j’ai travaillé dessus - ce sont les Limnodriloidinae, qui font partie d'un taxon plus large dit des « clitellates ». Les clitellates contiennent entre autres les sangsues et les vers de terre. Rien de bien appétissant là dedans. On trouve en grand majorité dans ce groupe des petits vers à la limite du microscopique, très difficiles à différencier. En pratique on les colore et on observe au microscope leurs organes génitaux (oui les scientifiques sont des pervers). Plus particulièrement, ce sont des caractères tels que « l’entonnoir spermatique » ou la « vasa deferentia » que l’on observe. Cependant mon chef, lui, pouvait reconnaître les vers vivants (voir même morts) presque toujours au niveau du genre sous une loupe binoculaire ! Pour vous dire, les gens qui savent faire ça dans le monde doivent se compter sur les doigts d’une main. Son secret ? La forme générale certes mais aussi, le mouvement des individus lorsque ceux-ci sont encore vivants. Par exemple les Enchytraeidae (de petits vers blancs très communs dans le sol, comme le ver grindal pour les aquariophiles) ont une carapace plus rigide, leurs mouvements seront donc en général plus lents et moins souples. Les individus du genre Pristina, qu’on trouve souvent dans les mares, sont bien plus actifs et vont se promener un peu partout.

Voici un exemple, un ver du genre Pristina :

Un jour mon chef m’a envoyé en Afrique du Sud chercher (entre autres) ces fameux Limnodriloidinae. Mais comment reconnaître les Limnodriloidinae ? « Facile ! » me dit-il, « Ils sont rouges (comme beaucoup d’autres) et ils s’enroulent sur eux même et explorent les alentours avec leur tête. » Drôle de comportement ! Ca n’a pas raté ! J’en ai trouvé qui répondaient à cette description, que j’ai filmé, identifié comme ce groupe grâce à la vidéo, puis confirmé grâce à la morphologie de l’appareil génital plus tard et au final grâce à l’ADN aussi. Voici une vidéo pour vous convaincre (probablement la plus intéressante que vous n’ayez jamais vue !) :

C'est au tour d'Aurélide de prendre la parole !

Dans un tout autre contexte, on nous apprend en forêt à faire la différence entre des traces de différents animaux, par exemple entre un chevreuil ou un renard. Vous avez aussi peut-être appris à différencier leurs empreintes de pas sur le sol ou à détecter leurs crottes et autres déjections. Vous pouvez par ailleurs lire cet article de Taupo. Mais mis à part les mammifères craintifs qui sortent principalement la nuit, il existe une myriade d’animaux difficiles à trouver dont les traces sont parfois les seules choses qui trahissent leur présence.

Dans beaucoup d’environnements, on peut aussi utiliser le critère des traces pour identifier des animaux. Si vous allez régulièrement à la plage, vous avez sûrement dû voir des pêcheurs chercher des vers pour appâter leurs hameçons à l’aide d’une pelle ou d’une bêche : ils s'en vont chercher des vers marins fouisseurs. Ça n’a peut-être pas l’air, mais finalement, c’est très simple d'en trouver quand on sait ce qu’il faut regarder.
L’arénicole (Arenicola marina) est un ver psammivore, c'est-à-dire qu’il se nourrit de particules accrochées aux grains de sable. Concrètement, il avale plein de sable puis l’estomac fait le tri. Ça leur donne un rôle hyper important puisqu’ils nettoient le sable! Et tout comme les vers de terre, ils laissent des turricules à la surface du sol. Ils aspirent le sable par la bouche ce qui crée une petite dépression à la surface du sol au dessus de leur tête, et de l’autre côté, ils expulsent le sable nettoyé sous forme de tortillon. On peut donc savoir dans quelle direction il est enfoui.
Pas besoin ici d'avoir le ver sous les yeux pour savoir duquel il s’agit !

A gauche : turritule en forme de cœur (St Valentin oblige) laissée par une arénicole (photo prise par nos soins). A droite, schéma de l’arénicole dans son terrier (la tête est à gauche où elle aspire le sable, à gauche, elle expulse), source.

D’autres annélides telles que la célèbre Lanice conchilega (de la famille des Terebellidae parce qu’elles sont très belles) se nourrissent en récoltant les particules fines à l’aide de leurs tentacules. Pour se protéger, elles construisent un tube à partir de débris de coquillages ou de grains de sable agglomérés par du mucus. Seule une petite partie du tube sort du sable et à l’extrémité de celui-ci, des débris de plus petite taille sont utilisés pour construire un panache porte-tentacules. En effet, le ver pose ses tentacules sur chacune de ces extensions qui lui permettent de récupérer la nourriture sur une distance plus longue. Il est assez difficile de sortir l’animal de son tube (il faut un outil pour creuser et être rapide), mais la simple présence de sa construction nous confirme qu’il est bel et bien là.
Puisque des images sont parfois plus parlantes qu’un long discours, voici la partie apparente du tube de la lanice. Si vous y prêtez attention, vous devriez pouvoir en voir assez facilement sur les plages sableuses à marée basse.

Tube de Lanice conchilega sur lequel on discerne bien les morceaux de coquillages grossiers pour la partie principale du tube et les morceaux plus fins pour le panache porte-tentacules. Source

L’ouïe :

Après le sens de la vue, c'est souvent celui de l'ouïe qui est le plus sollicité : en effet, nous l’utilisons pour communiquer dans la vie de tous les jours mais également avec des gens situés à l’autre bout du monde. La nature elle-même n’est pas silencieuse et de nombreux sons peuvent être émis, entendus et décryptés.
Les sons que nous pouvons entendre en nous baladant sont de différents types. Les premiers, sont les sons émis par les animaux pour communiquer entre eux. Il peut s’agir des chants d’alerte « attention, nous ne sommes pas seuls », des chants de parade nuptiale « approche et regarde comme je suis beau gosse », de la communication plus courante entre plusieurs individus (« j’ai faim », « attention intrus »…). Et c’est grâce à ces chants qu’on peut reconnaître les oiseaux de loin, sans avoir besoin de les voir ni de les déranger. Mais il existe aussi les sons liés à l’écologie des bêtes. Un oiseau qui picore dans l’écorce des arbres nous permet, rien qu'à l'oreille, de différencier les espèces. Ainsi, le pic noir et le pic vert ne produisent pas le même son lorsqu'ils martèlent le tronc des arbres pour trouver leur nourriture.

Sources : là et là

En dehors des oiseaux dont beaucoup de monde sait reconnaître le chant, il est tout à fait possible de reconnaître les différents grands groupes d’insectes (mouches, coléoptères, guêpes etc.) par le son qu’ils produisent. Par exemple le bourdonnement des gros coléoptères est assez typique. Ne vous est-il jamais arrivé lors d’une soirée d’été de laisser la fenêtre ouverte et d’entendre un gros bourdonnement qui vous surprend ? Puis de voir virevolter un gros coléoptère brunâtre ?
Mais pensez surtout à un insecte que vous reconnaissez tout de suite au son du vol. Bien sûr ! Le moustique ! Un compagnon indésirable des chaudes nuits d’été. Vous connaissez probablement tellement bien ce bruit que vous n’avez aucun doute sur son émetteur. Bon, mais si le vol est une des manières d’émettre un son, il y a aussi des insectes qui « chantent ». On parle communément de « chant », mais il s'agit en fait de stridulation : un son produit par le frottement de deux surfaces. Par exemple vous saurez tout de suite faire la différence entre un criquet et une cigale rien qu'en les entendant ! D’ailleurs ce sont deux insectes très différents. Si du point de vue évolutif la cigale est proche de la punaise, le criquet, lui, est proche du grillon. Du coup il est assez facile de différencier les deux stridulations, écoutez plutôt :

Grillon : http://iainpetrie.typepad.com/files/grass1.mp3
Criquet : http://www.grammas-tales.com/stuart/cricket2.wav

Chez le grillon ce sont les ailes de la première paire (rappelons que les insectes ont généralement deux paires d’ailes) qui vont se frotter l’une contre l’autre. Alors que chez le criquet, c’est la dernière paire de pattes (celles qui servent à sauter) qui se frotte contre la deuxième paire d’ailes. Deux mécanismes très différents pour des insectes pourtant proches. Il n’est alors pas étonnant que le son produit soit différent. Les experts de ces groupes d’insectes, les orthoptéristes, se basent énormément sur ces « chants » pour distinguer les différentes espèces. On peut d’ailleurs trouver des CD avec les stridulations de différentes espèces pour s’aider et apprendre. Mieux encore, la décomposition de la stridulation des criquets a même déjà été utilisée pour faire des classifications !

Mais il n’y a pas que les criquets et les grillons qui stridulent ! Par exemple le longicorne aussi le fait, mais contrairement à eux, il ne le fait pas pour la drague mais lorsqu’il est inquiet, regardez et surtout écoutez cet exemple (vous pourrez en plus profiter du bourdonnement typique des coléoptères) :

Cette stridulation est quant à elle provoquée par le frottement des deux premiers segments du thorax (la partie du milieu des insectes qui relie la tête et l’abdomen).
Hormis ces quelques cas, d’autres animaux peuvent être reconnus grâce au son et plus particulièrement grâce aux ultrasons. C’est le cas des chauves-souris. Pour se déplacer, certaines émettent des ultrasons en permanence. Mais pour les entendre, il faut un appareil permettant d’amplifier le son et de le transformer à une fréquence audible pour l'humain. Chaque espèce de chauve-souris émet un son différent, qui permet avec un peu d’expérience de les identifier ! Voici un lien vers le site de VigieNature (dépendant du MNHN) qui explique comment faire, si vous vous sentez l'âme d'un explorateur nocturne.

Le toucher :

Ce sens est moins utilisé par les naturalistes lors de leurs séances d'identification. Cependant certaines personnes sont plus "tactiles" que d'autres et utilisent beaucoup le toucher pour percevoir leur environnement. Le naturaliste peut aussi utiliser ce sens. Alors pourquoi empêcher les enfants de toucher tous les organismes croisés dans la nature ? Il faudrait presque les y encourager, du moment que cela ne porte préjudice ni à l'organisme étudié, ni à l'observateur !

La parole est à Nicobola ! Anecdote directement sortie des tiroirs pour vous !

Il y a un ver bien connu des étudiants, c’est la nereis. C’est un ver très commun notamment dans la vase et le sable. Elle appartient à la famille des Nereidae. Il existe plusieurs espèces très semblables qui peuvent notamment se différencier grâce au nombre d’yeux, de tentacules et de palpes (des appendices sur la tête). Certains se reconnaissent au comportement comme Platynereis qui vit dans un tube. Une autre méthode pour en identifier certains est la texture. Lors d’un stage d’été, je me rappelle avoir farfouillé dans la vase à la recherche de vers. Le professeur à côté de moi m’indique alors qu’il y a probablement deux espèces : une molle, la nereis commune (Hediste diversicolor) et une autre nereis plus ferme, la Perinereis. Et cette méthode fonctionnait bien. Alors je ne peux pas vous assurer que ça fonctionne seulement sur les Perinereis mais voilà au moins une méthode pour savoir qu’on a bien à faire à deux espèces différentes !

A gauche une Perinereis (source), à droite, Nereis ou Hediste  (source). Ouais, ce sont des vers, et les différencier dans la vase est encore pire…

En mer aussi on trouve beaucoup d’animaux dont la forme est assez dure à interpréter, ce qui n'aide pas l'identification ! En effet, certains organismes forment plus des masses informes qu’autre chose (c’est surtout l’impression qu’on peut avoir lorsque nous sommes débutant). Ceci arrive plus souvent chez les animaux qui vivent fixés et filtrent les particules en suspension dans l’eau, notamment les éponges (d'autres infos sur les éponges ici et ici) et les ascidies. Cependant ce serait un peu simpliste car les ascidies et les éponges sont des organismes très différents : l’ascidie est proche de nous évolutivement parlant (par rapport, par exemple à l’abeille) alors que les éponges sont probablement les organismes animaux les plus éloignés de nous (enfin, peut-être pas… allez voir ici ! L’éponge est constituée d'un ensemble de canaux et de cavités soutenus dans certains cas par de petites « spicules », une forme de squelette en kit constitué de petites « épines » non attachées entre elles. Tandis que très schématiquement, une ascidie peut être comparée à un sac semi-rigide ponctué de deux trous qui correspondent à des siphons : un pour aspirer l’eau et un autre pour la rejeter (si vous voulez voir ça de plus près, ici, une vidéo faite par nos soins). Elle a aussi une « tunique » assez rigide qui la protège.
Si les deux peuvent grossièrement être confondues à l’œil nu, au toucher la différence devient plus évidente. Premièrement par un toucher superficiel : l’éponge est spongieuse bien sur ! Elle est molle et va se déformer et reprendre doucement sa forme après avoir été pressée. L’ascidie est plus rigide, elle va se déformer mais va donner une impression bien plus ferme et glissante ! Puis elle va très vite reprendre sa forme. Ensuite en pressant plus fort et en dehors de l’eau, l’éponge va rejeter de l’eau partout autour de la zone que l’on presse contrairement à l’ascidie qui ne va la rejeter que par deux orifices, les siphons. Un dernier indice tactilement plus dérangeant, les éponges avec des spicules peuvent être irritantes ! En effet, en les pressant les spicules vont rentrer dans la peau et gratter ! La douleur elle même est donc un moyen d’identifier une éponge !

A gauche une ascidie coloniale (source), à droite une éponge encroûtante (source)… Le moyen le plus sûr de ne pas confondre est de toucher !

En parlant de douleur et d’identification, voici une autre anecdote : il m’est arrivé une fois de chercher des organismes sur des pontons flottants. En effet, le ponton flottant est toujours immergé mais accessible facilement. On y trouve fixés des animaux que l’on ne rencontre habituellement  qu’en plongée. Dans une de mes folies aventurières, j’ai voulu y jeter un coup d’œil de très près. Je m’y suis donc rendu à la nage mais malheureusement n’y voyais que des algues (le courant était fort et il était difficile de bien voir ce qu’il y avait). Puis le courant m’a poussé sur le ponton, l’épaule entrant en contact avec ces algues… Premier contact, ça brûle ! Je n’y fais pas trop gaffe… Deuxième contact, ça brûle vraiment ! Eurêka ! Ce n'étaient pas des algues mais des Hydrozoaires ! Parce que si ça brûle c’est que c’est un cnidaire ! La famille des méduses et coraux qui ont des cellules urticantes très spécifiques ! Leur forme « végétale » quant à elle, est plutôt commune aux hydrozoaires ! Je décidais donc d’en prendre sur le bord de plage et cette fois-ci, grâce à ma vue j’ai pu confirmer ma supposition et identifier ça comme un joli Tubularia !

Dans le remous des vagues dur d’imaginer que ce magnifique animal… est un animal ! (Source)

A mon tour, à mon tour ! Deux mots avant que Boris ne reprenne la parole après les anecdotes passionnantes de Nico.

Pour continuer dans le domaine du « toucher marin », un petit exemple avec deux petits poissons (oulalalala, j’ai osé prononcer le mot interdit). Il y a quelques années maintenant, j’ai fait un stage sur la faune littorale marine dans lequel j’ai appris énormément sur la biologie, le comportement, ou l’anatomie des bestioles qui composent ces écosystèmes. Comme plusieurs de mes collègues stagiaires, on avait beaucoup de mal à se rappeler la différence entre les blennies et gobies. A part le célèbre argument « parce que je le sais », difficile de mettre des mots sur les différences même si en regardant sur des photos, ce ne sont pas les bêtes les plus mimétiques du monde.
Les confusions étaient surtout due à la biologie de ce type de poisson, les deux espèces étant de petites tailles et se posant préférentiellement sur le fond, dans les recoins ou les flaques. Mais au final, lorsqu’on les touche, pas de doute. Tandis que la blennie est lisse car dépourvue d’écailles (ou écailles rudimentaires), le gobie a des écailles qui lui confèrent un toucher bien plus rugueux. Facile hein ? (Encore faut-il pouvoir les attraper, et alors là, bon courage).

A gauche : Parablennuis gattorugine (une blennie, photo faite par nos soins), à droite, Gobius paganellus (un gobie, source).

Place à la botanique ! Au tour de Boris de parler !

On peut également différencier les plantes à l’aide du toucher. Un premier exemple qui me vient à l’esprit et qui vous parlera très facilement, c’est l’ortie (Urtica dioica) qui est bien connue pour les douleurs qu’elle provoque. Cependant, d’autres plantes présentent des caractéristiques moins douloureuses qui peuvent être identifiées rien qu'avec le toucher. Entre autre, la grande consoude (Symphytum officinale) qui possède sur la tige et les feuilles des poils rugueux très facilement identifiables les yeux fermés :

Source

D’autres plantes comme celles de la famille des Geraniaceae (les géranium) ou les Lamiaceae (où l’on retrouve la menthe, le romarin…) possèdent des poils plus ou moins duveteux et soyeux. Je me souviens, lors d’un stage, je devais apprendre à différencier le Geranium rotundifolium du Geranium molle au stade de plantule, et pour cela, nous n’avions à notre disposition que les tiges poilues. Il a bien fallut que j’utilise ce que j’avais sous la main pour faire la différence entre les deux ! Car ces deux espèces n’ont pas les mêmes poils sur la tige : le G. molle est plus poilu que le G. rotundifolium.
D’autres plantes, comme les Poaceae, s’identifient assez bien rien qu’en passant la main dessus. Ainsi, la houlque laineuse (Holcus lanatus) et le dactyle aggloméré (Dactylis glomerata) peuvent être confondus lorsqu’ils ne sont pas encore en fleur. Pour les différencier, il suffit de passer les doigts sur la tige : la houlque est beaucoup plus douce au toucher que le dactyle.

A gauche le dactyle (source), à droite la houlque (source)

En hiver, la plupart des arbres de nos régions perdent leurs feuilles (on dit que le feuillage est caduc). Seuls les troncs nus restent accessibles pour le naturaliste… mais tout n’est pas perdu, loin de là ! Il est très facile d’identifier les écorces au toucher. Une écorce lisse sera associée au hêtre (Fagus sylvatica) ou au charme (Carpinus betulus) tandis qu’une écorce rugueuse sera associée au chêne (Quercus robur)… Bien évidement, les informations récoltées à l’aide du sens du toucher sont à mettre en relation avec d’autres informations obtenues à l’aide des autres sens pour une identification complète.

Écorce rugueuse du chêne pubescent à gauche (source) et écorce lisse du hêtre (source)

L’odorat :

Après la vue, l'ouïe, le toucher vient l'odorat. Le naturaliste peut être amené à utiliser ce sens bien plus souvent que dans la vie de tous les jours, notamment avec les organismes qu’il peut manipuler. Par exemple beaucoup de plantes et d’animaux rejettent des odeurs particulières pour attirer ou repousser d’autres organismes.

Aurélide a la parole :

Pour reprendre dans les anecdotes littorales, je me souviens d’une sortie à marée basse lors de ce stage sur la faune marine (dont j’ai parlé un peu plus haut). Notre maître de stage nous a appelés, Nico et moi, vers un banc de sable et nous a demandé de sentir, sans se pencher, sans s’approcher du sol, sans creuser, juste là, tous les trois à sniffer l’air. En quelques instants, l’odeur est parvenue à nos narines. Une odeur infecte d’œuf pourri, c’était atroce (et non, ce n’était pas une blague de mauvais goût). Il ne s’agissait pas de matière en décomposition, mais d’un annélide qui porte TRÈS BIEN son nom : Phylo foetida. Un moyen désagréable mais très simple de repérer et identifier la bête.
(D’ailleurs, Nico a fait l’amère expérience de se retrouver avec un de ces vers sous son lit. Les stagiaires avaient trouvé bon de lui faire cette mauvaise blague. Pour le coup, on ne pourra pas mentionner la célèbre phrase « aucun animal n’a été maltraité dans ce tournage », désolés…)

Après cette anecdote malodorante, voici un peu de douceur avec Boris :

Evidemment, on peut reconnaître certaines fleurs à leur parfum : le lys (Lilium sp.), la rose (Rosa canina) et tant d’autres que l’on trouve chez le fleuriste. Cependant, les fleurs ne sont pas les seuls organes odorants. Parfois, elles ne sentent rien, ou bien ne sont même pas présentes. Il faut donc chercher d’autres parties de la plante qui possèdent des critères odorants.
C’est le cas par exemple de la mélisse (Melissa officinalis), qui ressemble beaucoup à la menthe odorante (Mentha suaveolens)… tant qu’elle ne porte pas de fleurs. Il suffit de froisser alors les feuilles de la mélisse entre ses doigts pour se rendre compte qu’elle libère un parfum rappelant celui du citron ! Rien à voir avec la menthe…

A gauche la mélisse (source), à droite la menthe (source).

Le géranium herbe-à-robert (Geranium robertianum) quant à lui est facilement identifiable grâce à l’odeur détestable qu’il répand lorsque ces feuilles sont coupées, ce qui permet de l’identifier facilement parmi d’autres espèces de géranium.
S’il vous arrive de vous promener en bordure de mer, vous avez peut être rencontré cette plante : l’ajonc d’europe (Ulex europaeus), à ne pas confondre avec le genêt à balais (Cytisus scoparius). Bien que ces deux plantes possèdent une morphologie différente, elles ont des fleurs très semblables. Un critère odorant à coup sûr pour trancher est de froisser la fleur entre ses doigts : si elle libère une odeur de noix de coco, c’est que vous avez un ajonc en face de vous !

A gauche du genet (source), à droite de l’ajonc (source).

Une autre plante qui pousse au printemps sur le bord des chemins pourrait passer inaperçue… si elle ne produisait pas une odeur caractéristique dès lors que ses feuilles sont tranchées : il s’agit de l’Alliaire (Allaria petiolata) qui émet une forte odeur d’ail dès que ses feuilles sont coupées. Aucun doute possible alors quant à l’identité de la plante…

Le goût :

Eh oui ! On peut utiliser ce sens pour l'identification des organismes ! Même si on l'utilise tous les jours lorsque l’on mange, il est rarement sollicité pour d'autres raisons. S’il est assez rare d’identifier les animaux par le gout dans un cadre naturaliste (cela signifierait les tuer en général, et tous les animaux identifiables par le gout se retrouvent souvent dans nos assiettes), les plantes et champignons eux peuvent l’être de manière plus aisée ! Et bien qu’un grand nombre d’entre eux soient toxiques pour l’être humain, il n’est pas rare que certains manuels naturalistes conseillent de goûter un petit morceau de l’organisme pour savoir s’il possède un goût particulier (certains champignons non comestibles goûtent fortement le fromage… difficile de se tromper sur l’identification dans ce cas !).
Bien évidement, quand on imagine identifier les plantes au goût, on pense tout de suite aux fruits qu’elles peuvent donner. Mais d’autres parties de la plante peuvent être mastiquées pour aider à l’identification. C’est le cas par exemple du tussilage, ou pas-d’ane (Tussilago farfara) qui peut être difficile à identifier car en été, seules les feuilles subsistent alors que les fleurs sont fanées. En goûtant les feuilles du tussilage, on garde sur la langue un goût de poivre très prononcé.
Une autre plante, Lepidium campestre, possède quant à elle un goût prononcé de… chou-fleur. Même sans les fleurs, il est donc aisé de la reconnaître !

D’autres organismes, qui ne sont pas des plantes mais qui sont aussi des organismes fixés, se reconnaissent souvent à leur goût. Il s’agit des champignons (la plupart des champignons comestibles sont des basidiomycètes). Ainsi, la russule intègre (Russula integra) possède un goût de noisette lorsque sa chair est consommée crue. D’autres champignons peuvent avoir des goûts se rapprochant du poivre, du miel ou encore… du camembert !

Dans le cas des algues, l’espèce Osmundea pinnatifida se reconnait assez facilement par la vue lorsqu’on a un poil d’expérience (par sa couleur, sa forme et aussi l’endroit dans lequel elle se trouve), mais pour l’identifier à coups sûr, il suffit d’en croquer un bout qui a un léger goût d’ail poivré (très bon dans une salade d’ailleurs !).

Les cinq sens nous sont essentiels pour la vie de tous les jours. Si l'un d'entre eux nous fait défaut, il est souvent contrebalancé par le surdéveloppement des autres. Dans le domaine du naturalisme aussi, on retrouve cette complémentarité entre les sens lors de l'identification des organismes, tout comme il existe des cas pour lesquels l'un des cinq sens sera plus utile que les autres. Il y a tout un tas de façons de reconnaître les organismes qui nous entourent. Même si vous n’avez besoin que d’éléments visuels n’hésitez pas à sentir, toucher, écouter, goûter. Cela contribue forcément au processus de mémorisation. D’autant plus que c’est aussi super chouette de pouvoir réunir le plus de critères possibles. Mais aussi, il arrive que la diversité au sein d’un taxon fausse votre identification et vous mette à rude épreuve. Il est alors bien plus sûr de pouvoir combiner le plus d’indices possibles.

Bibliographie :
- Eggenberg S, Möhl A. 2008. Flora vegetativa. Edition Rossolis.
- Knudsen H, Petersen JH. 2005. Les Champignons dans la nature. Edition Delachaux et Niestlé.
- ADER Denis, DUMAS Jacques, HUET Sylvie,  in : DORIS, 27/1/2014 : Lanice conchilega (Pallas 1766), http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=505
- WEBER Matthias, SITTLER Alain-Pierre, REGUIEG Aedwina, CHANET Bruno,  in : DORIS, 15/1/2014 : Gobius paganellus Linnaeus, 1758, http://doris.ffessm.fr/fiche2.asp?fiche_numero=1181
La majorité de ces anecdotes proviennent de notre expérience sur le terrain ou de ce que nous avons appris en cours, d’où une biblio courte !

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Le suicide du criquet, une aubaine pour la forêt

March 11, 2014, 3:31 am

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Encore un insecte qui a perdu la tête. Après avoir frénétiquement exploré les alentours jusqu’à la découverte d’une rivière, voilà que le criquet s’y précipite, lui qui n’est pas aquatique pour un sou. Drôle d’idée quand on ne sait pas nager. Serait-ce un acte de bravoure et de dévotion de sa part sachant son rôle potentiellement prépondérant sur la communauté des autres insectes de la forêt, et… sur le maintien d’une espèce de truite menacée ? Heu, mais c’est quoi ce long ver immonde qui s’extirpe onduleusement de l’anus de notre criquet ??

Le criquet vient de sauter dans l'eau. S'extirpe ensuite un long ver de son anus (Source)

Encore une histoire de zombies…    

Avant d’évoquer les conséquences d’un tel geste pour son entourage, un petit rembobinage express s’impose pour comprendre ce qui a poussé notre compère à commettre cet acte désespéré.  

L’histoire commence dans la rivière même, bien loin de notre suicidaire. Parmi la faune foisonnante, on rencontre des nématomorphes, de longs vers de plusieurs dizaines de centimètres, ondulant gracieusement (ou diaboliquement, c’est selon). Ces animaux sont des parasitoïdes, autrement dit ils se développent dans d’autres organismes avec, contrairement aux parasites, une forte tendance à tuer ces derniers… Qui plus est, les nématomorphes disposent d’un cycle de vie complexe, impliquant donc plusieurs hôtes. Les larves vont d’abord infester des insectes que l’on trouve dans l’eau, comme des larves d’éphémères. Alors que ces dernières vont ensuite se transformer, le ver va survivre au processus et pouvoir alors accéder au milieu terrestre. Comme tout se recycle, notre éphémère, même mort, se fera grignoter par quelqu’autre insecte, parmi lesquels des criquets ! Ensuite, l’histoire ressemble drôlement à celle de nos parasites manipulateurs, créatures zombifiantes à qui j’ai récemment consacré tout un article. Si le nématomorphe lorgne le milieu aquatique, nécessaire pour l’achèvement de son cycle et notamment sa reproduction, le criquet a malheureusement pour ce dernier une vie terrestre. Le parasitoïde semble adopter une stratégie plutôt payante pour lui : il prend le contrôle du criquet !

Ca commence par des symptômes assez inquiétants, le criquet se mettant à être beaucoup plus explorateur qu’à la normale, tout en étant, et contrairement à son habitude, subitement attiré par la lumière (Ponton et al. 2011). Pour comprendre les mécanismes impliqués dans les changements de comportements, l’équipe de Biron (2008) a mené une investigation protéomique, mettant en évidence ce qu’il se passe concrètement dans la tête du criquet quand il perd les pédales. Sans surprise, une des protéines dont l’expression est altérée au moment du changement de comportement du criquet dispose justement des domaines classiquement impliqués dans le système visuel. Et puis une fois la source d’eau détectée, le criquet saute dedans, ni plus ni moins. Les chiffres sont impressionnants. Par exemple, Sanchez et ses collaborateurs (2008) ont montré que 80% des criquets Nemobius sylvestris infectés par le nématomorphe Paragordius tricuspidatus se jettent à l’eau, contre 10% chez les individus sains (de corps, mais apparemment pas d’esprit…). Les nématomorphes du genre Gordionus, quant à eux, augmentent de 20 fois les chances qu’un criquet finisse dans l’eau (Sato et al. 2011a). Pour les criquets qui ont la chance d‘échapper à la noyade, mais aussi de survivre à l’extirpation du ver par leur anus, le comportement reviendra progressivement à la normal (Ponton et al. 2011). Quant au nématomorphe, l’idée est de s’extirper de l’insecte avant que celui-ci, dans sa vaine panique, n’attire des prédateurs. Et dans le cas où ver et criquet finissent ensemble dans un estomac, le combat n’est pas perdu pour le parasitoïde qui va utiliser ses talents d’extirpation, mais en s’échappant cette fois par la bouche du prédateur… 

Pour voir d’autres vidéos, notamment un nématomorphe ressortant d’une grenouille, un petit tour sur cet article de SSAFT. Et puis par ici pour une touche d'humour.

L’effet papillon

De nombreuses études ont montré que les parasites et parasitoïdes, malgré l’image négative que le grand public leur alloue, sont souvent d’une grande importance dans l’écosystème. Dans l’exemple des criquets, l’idée la plus intuitive serait que les nématomorphes pourraient avoir un impact sur la dynamique de population des criquets. Mais c’est à une autre échelle que l’on va se pencher maintenant : celle de l’écosystème tout entier.

Faisons un petit tour au Japon où Sato et ses collaborateurs ont étudié (et étudient encore) de très près le rôle des nématomorphes du genre Gordionus. Là-bas vit la truite Salvenicus leucomaenis japonicus, menacée par la surpêche et la destruction de son habitat. Or, les scientifiques se sont vite rendus compte que si un criquet dans l’eau est nécessaire pour le nématomorphe, cela constitue également une aubaine pour les habitants de la rivière, et notamment notre truite. Sato et ses collaborateurs (2011a) ont donc entrepris de mesurer la contribution énergétique apportée par les criquets aux truites. Le résultat est impressionnant : les criquets constitueraient 60% de l’apport de calories annuel des truites, une part très loin d’être négligeable, pouvant même contribuer à la persistance de l’espèce. De plus, cette importance n’est pas qu’une question de proportion puisque d’une part les criquets augmentent la masse totale de nourriture ingérée (les truites mangent moins quand il n’y a pas de criquets dans l’eau), et d’autre part la quantité de nourriture ingérée par les truites est directement corrélée à l’importance de la présence en nématomorphes aux alentours, mais curieusement pas corrélée à la présence des criquets sur les rebords de la rivière, preuve de l’importance du parasitoïde. De plus, la présence de nématomorphes est plus faible dans les plantations de conifères qui remplacent petit à petit les forêts natives (Sato et al. 2011b). Le changement de type de forêt pourrait donc avoir comme conséquence indirecte une diminution de la population de truites, par l’intermédiaire seul de la diminution de la population de nématomorphes…

Cycle de vie du nématomorphe et flux d’énergie autour de la truite. D’après Sato et al. 2011a.

Enfin, élargissons notre champ d’investigations. Les criquets constituent une aubaine pour la truite, notamment puisqu’ils sont des proies faciles, se mouvant maladroitement dans l’eau quand ils ne sont pas déjà morts. La truite va donc délaisser les autres proies potentielles, qui elles sont plus adaptées au milieu aquatique (et donc fichtrement plus fourbes à attraper). Des insectes dont la larve est aquatique, notamment, vont ainsi voir leur succès de passage à la vie terrestre augmenter grâce au répit assuré par les criquets. Ephémères et demoiselles par exemple, vont ainsi pouvoir se métamorphoser, migrant de la rivière vers la forêt, et permettant une présence de proies pour les animaux terrestres. Le tout sans compter que l’écosystème de la rivière est lui aussi chamboulé. Le répit laissé aux invertébrés aquatiques mène également à une diminution de la biomasse en algues, alors plus consommées par ces derniers, bousculant ainsi le flux d’énergie à l’échelle de la rivière toute entière (Sato et al. 2012).

Effet en cascade de la présence de criquets dans la rivière, sur les poissons, les invertébrés aquatiques et les ressources organiques. D’après Sato et al. 2012.

Quand on regarde l’ensemble du tableau, on a l’écosystème de toute une forêt, incluant la rivière, modulé par un ver à priori insignifiant et cantonné dans un autre organisme. Cet effet papillon est tel que Sato et ses collègues ont publié, en début d’année, une étude portant sur le rétablissement à long terme d’une forêt en lien avec les populations de criquets et des nématomorphes. De quoi observer parasites et parasitoïdes d’un tout nouvel œil…

Bibliographie

Biron, D.G., Ponton, F., Marché, L., Galeotti, N., Renault, L., Demey-Thomas, E., Poncet, J., Brown, S.P., Jouin, P. & Thomas, F. 2006. « Suicide » of crickets harbouring hairworms: a proteomics investigation. Insect Molecular Biology, 15, 731-742.

Ponton, F., Otalora-Luna, F., Lefèvre, T. Guerin, P., Lebarbenchon, C., Duneau, D., Biron, D.G. & Thomas, F. 2011. Water-seeking behavior in worm-infected crickets and reversibility of parasitic manipulation. Behavioral Ecology, 22, 392-400.

Sanchez, M.I., Ponton, F., Schmidt-Rhaesa, A., Hughes, D.P., Missé, D. & Thomas, F. 2008. Two steps to suicide in crickets harbouring hairworms. Animal Behaviour, 76, 1621-1624.

Sato, T., Watanabe, K., Kanaiwa, M., Niizuma, Y., Harada, Y. & Lafferty, K.D. 2011a. Nematomorph parasites drive energy flow through a riparian ecosystem. Ecology, 91, 201-207.

Sato, T., Watanabe, K., Tokuchi, N., Kamauchi, H., Harada, Y. & Lafferty, K.D. 2011b. A nematomorph parasite explains variation in terrestrial subsidies to trout streams in Japan. Oikos, 120, 1596-1599.

Sato, T., Egusa, T., Fukushima, K., Oda, T., Ohte, N., Tokuchi, N., Watanabe, K., Kanaiwa, M., Murakami, I. & Lafferty, K. 2012. Nematomorph parasites indirectly alter the food web and ecosystem function of streams through behavioural manipulation of their cricket hosts. Ecology Letters, 15, 786-793.

Sato, T., Watanabe, K., Fukischima, K. & Tokuchi, N. 2014. Parasites and forest chronosequence: Long-term recovery of nematomorph parasites after clear-cut logging. Forest Ecology and Management, 314, 166-171.

Sophie Labaude

Petit guide de la résistance au froid, partie 2 : les plantes terrestres

April 5, 2014, 6:11 pm

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Haha, bande de veinards ! Alors que l’Europe se réchauffe (enfin !) sous les rayons printaniers du soleil précoce, au Québec, c’est toujours l’hiver. Le vrai. Celui où les mots gèlent en sortant de la bouche. Et où tes sourcils restent figés lorsque tu fais la grimace, tellement ils sont plein de givre.

Bon, j’exagère… mais à peine. Pour preuve, une photo d’actualité :

Après la pluie, dans les Laurentides

Sophie vous a déjà parlé des mécanismes chez les animaux qui permettent de vivre par très basse température (voir ici). Mais la résistance à l’hiver s’observe aussi chez d’autres organismes qu’on trouve partout et qui, eux, ne peuvent pas se déplacer ou se rouler en boule pour échapper au froid ! Il s’agit des végétaux. Eh oui, vous vous imaginez, vous, passer six mois de l’année à des températures négatives, sans bouger une racine, et revivre au printemps comme si de rien n’était ? Ben voyons donc ! Et ça, tous les végétaux terrestres des milieux tempérés et nordiques (ou presque) sont capable de le faire : ils ont chacun leurs «  stratégies »  pour résister à l’hiver, c'est-à-dire, à survire à une période de froid intense accompagné de gel, et de continuer à vivre normalement après cette période.

Mais d’abord, pourquoi devrait-on résister à l’hiver ? C’est vrai ça, pourquoi les plantes ne continuent pas de pousser même par -30°C ? Après tout, elles sont là toute l’année, alors bon, quelques mois de plus ou de moins… Ah mais ça, c’était sans compter le problème du gel. Comme vous le savez certainement, en dessous de 0°C, l’eau gèle (oui bon, pas toujours), elle passe de l’état liquide à l’état solide. Or, les tissus des plantes terrestres sont très gorgés d’eau : entre l’eau nécessaire à la circulation des sèves, l’eau nécessaire aux réactions métaboliques comme la photosynthèse ou la respiration, les végétaux en sont pleins !  On considère que l’eau entre à 90% dans la composition d’une cellule végétale (Raven et al. 2013). Il est donc logique que si la température descend en dessous de zéro, ils vont geler parce qu’ils ne peuvent pas bouger…  Plus particulièrement, lorsque la température descend vers le point de congélation fatidique, on assiste à plusieurs phénomènes, (résumés par Beck et al. 2004) :

·      une augmentation de la viscosité membranaire(souvenez vous, une cellule vivante est délimitée par une membrane constituée d’une double couche de phospholipides, c'est-à-dire des lipides associés à des groupements phosphates), ce qui engendre une perturbation dans les transferts d’ions et autres molécules entre cellules. La viscosité est l’inverse de la fluidité : plus une membrane est fluide, plus les échanges entre le milieu intérieur et extérieur de la cellule sont rapides ; l’activité des protéines transmembranaires (c'est-à-dire les canaux régulateurs des flux au niveau de la membrane : comme au péage sur l’autoroute !)va être facilité par une plus grande fluidité. La fluidité membranaire influe sur tout un tas d’autres paramètres biologiques permettant la vie de la cellule.  Imaginez vous donc lorsque la membrane n’est plus fluide...

·     un métabolisme ralenti (forcément, si plus rien ne circule correctement, comment voulez vous que les informations/nutriments arrivent à l’heure et au bon endroit ?). De plus, certaines protéines essentielles à la bonne marche cellulaire (appelées les enzymes) possèdent un optimum de fonctionnement à une température bien déterminée : si cette température diminue, l’efficacité de ces protéines va diminuer aussi…

·     un décalage entre l’utilisation de l’énergie lumineux et le stockage de cette énergie (sous forme de sucres) : imaginez vous une centrale à vapeur dont on bouche la sortie, au bout d’un moment, si on chauffe toujours de la même manière, ça va péter… eh bien là c’est pareil : les photosystèmes (voir l’article sur l’automne ici) vont recevoir trop d’énergie et ne pourront pas la transférer aux molécules chargées de s’occuper de tout ce trop-plein (l’eau à moitié gelée empêche les réactions…)

Mais aussi, lorsque l’eau gèle, elle est source de stress hydrique pour les plantes. Attention, quand je parle de stress ici, ça ne concerne pas le stress de tout bon parisien qui se respecte à l’idée de rater son métro : en biologie, on parle de stress pour définir toute situation jugée négative pour le bon fonctionnement d’un organisme (par exemple, prédation, parasitisme, manque de nourriture, etc). Bref, lorsque l’eau gèle, elle n’est plus disponible pour les plantes en tant que ressource ! En clair, de l’eau gelée dans le sol, c’est comme pas d’eau du tout : la plante meurt de soif ! Et donc on observe les conséquences classiques du manque d’eau :

·      diminution du volume de protoplasme (= le milieu intracellulaire, pour faire simple) et formation de cristaux de glaceà l’extérieur de la cellule (dans les parois rigides)

·         turgescence négative (la plante se « fane »)

·         concentration des solutés cellulaires : moins d’eau disponible mais la même quantité de molécules dans la cellule… un peu comme quand on laisse évaporer de l’eau de mer, on récupère le sel au final !

·         arrêt des processus métaboliques

·        changement de potentiel transmembranaire(phénomène très important chez les organismes, entre autre, cela permet la formation de l’influx nerveux chez les animaux). Le potentiel transmembranaire est la différence de charges électriques, présentes sous forme d’ions positifs et négatifs, de part d’autre de la membrane (dans et à l’extérieur de la cellule).

·         désintégration de la double couche phospholipidique membranaire

Autant dire qu’après tout ça, notre pauvre plante a bien du mal à fonctionner…  Mais alors, comment est-ce possible qu’à chaque printemps, les plantes retrouvent leurs belles couleurs vertes ? Voici les différentes méthodes, chez les plantes terrestres, pour continuer à exister même après un hiver rigoureux.

Stratégie d’évitement : je suis trop rapide pour le froid, je ne vois jamais l’hiver !

Certaines plantes ont ce que l’on appelle un cycle de vie annuel, c'est-à-dire qu’elles germent, se développent, grandissent, se reproduisent, engendrent des descendants et meurent en une seule année, sans jamais voir l’hiver. Les tomates (Solanum lycopersicon), par exemple, ou encore, les haricots verts (Phaseolus sp.), sont des espèces annuelles : on les sème et on les récolte au cours d’une seule année (si si, les tomates ne poussent pas en hiver, je vous assure, oui, même les tomates « bio » du supermarché). Une fois qu’elles ont donné des descendants, elles… meurent. Et les graines passent l’hiver dans le sol. Mais elles ne gèlent pas ? Non, car une graine est un organe de résistance hautement déshydraté et ne pourra germer que si la dormance est levée (voir cet autre article, décidément, on a réponse à tout sur ce blog).

Par voie de conséquence, les plantes annuelles n’ont donc aucun mécanisme de résistance contre le froid et le gel, tout simplement parce qu’elles ne le subissent pas directement.

Stratégie furtive : faites comme si je n’étais pas là !

Ça, c’est pour toutes les plantes qui se cachent sous terre pendant l’hiver. On a l’impression que la plante « meurt » mais en fait elle est juste enterrée bien tranquillement à l’abri du gel, et elle attend le redoux pour montrer le bout de son nez. Quelques exemples : les pommes de terre, mais aussi tous les « plantes à bulbes » ornementales : jacinthes, tulipes et autres crocus, ou encore des espèces bisannuelles comme la carotte. Il ne s’agit pas ici de graine, bien que les structures soient aussi en sommeil pendant l’hiver. Les plantes à bulbes vont avoir en général une saison de végétation au printemps, ce qui va leur permettre d’emmagasiner des réserves dans la partie souterraine (qui est une tige modifiée, voir l'article sur les monocotylédones) et d’avoir produit des fleurs et des graines avant l’arrivée de l’hiver. Pour les plantes bisannuelles comme les carottes, au cours de la première année de croissance, la plante emmagasine des réserves dans sa racine (c’est la grosse carotte orange qu’on retrouve dans nos assiettes). Lorsque l’hiver arrive, les parties aériennes meurent (c'est-à-dire les feuilles), ou tout du moins, deviennent très réduites, et la plante passe l’hiver bien tranquillement sous forme de racine dans le sol. Au printemps suivant, la plante utilise ses réserves présentes dans la racine pour donner des fleurs, qui produiront des graines… puis la plante finit par mourir lorsque l’hiver revient.

Organes souterrains de stockage chez les plantes [Source] (a) la carotte sauvage Daucus carota (b) bulbe d'oignon (c) bulbe de Crocus (d) rhizome d'Iris (e) racines tuberculeuses de Dahlia (f) tubercules de pomme de terre Solanum tuberosum

Stratégie de face-à-face : vas-y, l’hiver, même pas peur !

“Brace yourselves, winter is coming.”

On pourrait résumer l’adaptation des plantes au froid par cette petite phrase, tirée de la bien connue série Game of Thrones. En effet, un des mécanismes clés de la résistance des plantes au froid est la préparation à l’hiver. En particulier, une détection du raccourcissement des journées à l’aide des phytochromes (Beck et al 2007), mais aussi à l’aide de la détection de baisse de températures. Un phytochrome, qu’est ce que c’est ? Pour rester simple, disons que c’est une molécule organique complexe (voir là, sur le site du Missouri Botanical Garden) qui permet à la plante de détecter les variations dans l’intensité lumineuse, en termes de durée et de qualité. Ainsi, la plante va pouvoir détecter que les jours raccourcissent à la fin de l’été, par exemple.

Concernant la détection de baisse de températures, c’est une phytohormone (= une hormone végétale), l’acide abscissique abrégé en ABA, qui va induire de nombreuses réactions cellulaires.

Ainsi, Minami et al. (2004) ont montré le rôle prépondérant de l’ABA chez la mousse Physcomitrella patens. En plaçant des cellules de cette mousse en présence d’ABA à température ambiante, la résistance à une température négative suivant ce traitement était d’autant plus grande que les cellules étaient restées longtemps au contact de l’ABA. En clair, si on ajoute de l’ABA à température ambiante, la mousse passe en mode « esquimau » lorsqu’elle est contact du froid par la suite : elle supporte mieux le froid !

Physcomitrella patens [source]

Et donc, l’ABA va engendrer des modifications morphologiques à l’échelle de la cellule : grosse vacuole fragmentée en plus petites vacuoles (souvenez vous, la vacuole, c’est cette poche d’eau présente dans la cellule qui sert un peu à tout), épaississement de la paroi de la cellule… D’autres choses se passent à l’échelle moléculaire dans la cellule, pas forcément lié à l’action de l’ABA (d’après Beck et al. 2007):

·         changement dans la composition des lipides membranaires. Pour rappel, les membranes sont composées d’une double couche de lipides, plus ou moins mobiles et libres entre eux : avec le froid, il faut une membrane plus résistante !

·   atténuation de l’activité des photosystèmes(zones clés permettant à la plante d’utiliser l’énergie lumineuse), mais accroissement de la capacité à utiliser l’énergie lumineuse pour le transport cyclique des électrons et la phosphorylation (= réaction enzymatique impliquant la fixation d’un phosphate sur une molécule, afin d’augmenter son potentiel énergétique, entre autre… un peu comme charger une batterie de téléphone : il faut un apport d’énergie de l’extérieur pour qu’il puisse ensuite servir !). Autrement dit, le peu d’énergie reçu par la plante va être stocké un maximum sous forme de molécules organiques !

·    transition du métabolisme à base d’amidon vers un métabolisme dominé par les oligosaccharides, qui utilise les sucres simples (sucrose par exemple) comme cryoprotecteurs. En clair, en temps normal, la plante fait des réserves de sucres (qu’elle produit à l’aide de la photosynthèse) sous forme d’amidon (voir photo après). Sauf que cette organisation en loooongues chaines implique un risque de gel plus important. Du coup, la plante va stocker ses sucres, non plus en molécules complexes, mais en molécules simples, qui vont être mélangées à l’eau et empêcher celle-ci de geler.

Sucres simples comme le glucose ou le sucrose (en haut), sucres complexes comme l'amidon (en bas) [Source]

Toujours concernant les sucres, Minami et al. (2004) ont constaté que lors de la préparation à l’hiver, la quantité de sucres en solution dans les cellules augmente… mais pourquoi ? Eh bien le sucre agit comme un antigel. On sait en effet que plus une solution est concentrée en soluté, et plus on abaisse le point de congélation. C’est pour ça qu’on met du sel sur les routes : l’eau mélangée au sel a tendance à geler à plus basse température que 0°C. Et donc, dans notre cellule frigorifiée, les sucres en grandes quantités servent à protéger les protéines du gel – on rappelle que les protéines sont des structures très coûteuses en énergie, difficiles à mettre en place, et qu’il est important pour la plante de préserver.

A des niveaux plus aisément visibles, on observe que les plantes se préparent au froid par différents mécanismes : arrêt de croissance, sénescence des feuilles et parfois abscission (c'est-à-dire la séparation de la feuille et de la tige de manière naturelle et programmée – c’est le terme scientifique pour désigner la chute des feuilles - ces phénomènes sont surtout visibles chez les arbres) , formation des bourgeons et dormance. Ainsi, certains bourgeons spéciaux sont mis en place dès l’été : ce sont les seules structures qui resteront vivantes sur la plante pendant l’hiver, mais ces bourgeons seront en dormance. .

En particulier, lors du gel, des cristaux de glace peuvent se former dans les troncs des arbres (Parker 1963). Jusque là, pas de problème, car la sève ne circule pas en hiver : c’est au printemps, lors de la fonte des cristaux, que l’arbre va subir ce qu’on appelle la cavitation. La fonte des cristaux de glace va engendrer la formation de bulles d’air, qui vont bloquer la colonne d’eau formée entre les racines et le feuillage… c’est le principe des vases communicants : si la colonne d’eau est rompue, le transfert ne peut pas s’effectuer. Heureusement, des mécanismes de poussée racinaire et de traction foliaire assurent la mise en mouvement des bulles, voire la dissolution totale de celles-ci dans la sève.

Les bourgeons des arbres sont dormants pendant l’hiver, c'est-à-dire qu’ils n’ont quasiment plus d’activité de croissance. Ils ne peuvent recommencer leur croissance qu’après avoir subit un nombre prolongé de jours de gel et de froid : le retour des jours plus chauds après l’hiver permet la levée de dormance (j’ai déjà évoqué ce terme dans l’article sur les graines : c’est le même principe avec les bourgeons). Les bourgeons sont également protégés par des écailles pendant l’hiver : ces écailles vont tomber au printemps lorsque les bourgeons « explosent » : on parle de débourrage. C’est toute la difficulté pour l’arbre de ne pas redémarrer son activité juste au sortir de l’hiver, là où les jours sont doux mais où il peut encore geler. Si l’arbre n’a pas subit assez longtemps le froid à la fin de l’automne et au début de l’hiver, il est plus enclin à redémarrer précocement au sortir de l’hiver… et risque de geler en cas de chute brutale des températures. 

Et après ? Que faire lorsqu’on a subit six mois de gel intensif ?

Certaines plantes refusent d’attendre le dégel complet. Qu’à cela ne tienne, je vais faire fondre la neige qui me recouvre ! ben voyons donc, et la marmotte… enfin bref. Il s’avère qu’il existe bien certaines plantes qui pratiquent la thermogenèse. Kesako ? Comme son nom l’indique, c’est un processus de production de chaleur. C’est le cas du chou puant (de son nom scientifique Symplocarpus fœtidus), qui va faire fondre la neige qui l’entoure (Gibernau & Barabé, 2007) pour pointer sa fleur à la surface !

Symplocarpus foetidus au printemps [Source]

Pour faire simple, la chaleur est produite par la mitochondrie (autrement appelée centrale énergétique de la cellule : c’est là entre autre que se produit la respiration cellulaire). Et par la suite, la chaleur est dispersée dans l’environnement, à un tel niveau qu’elle fait fondre la neige aux alentours… Le chou puant peut ainsi faire augmenter sa propre température jusqu’à une trentaine de degrés ! En plus, la chaleur disperse l’odeur de charogne produite par la plante, ce qui attire les mouches, qui sont ses pollinisateurs attitrés.

Le mot de la fin

Fait que pour conclure, bah, les plantes, elles sont crissement bien adaptées au froid ! Mais ‘stie qu’y fait frette icitte, moi j’aimerai quand même retrouver un peu de printemps, j’ai pas autant de résistance au froid !!!

Bibliographie

Gibernau & Barabé. 2007. Des plantes à sang chaud. Pour la science, n°359 - septembre 2007. http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/article-des-fleurs-a-sang-chaud-19419.php 

Beck, Heim, Hansen. 2004. Plant resistance to cold stress: Mechanisms and environmental signals triggering frost hardening and dehardening. J. Biosci. 29(4), 449–459

Minami, Nagao, Arakawa, Fujikawa, Takezawa. 2006. Physiological and morphological alterations associated with development of freezing tolerance in the moss Physcomitrella patens. Cold hardiness in plants : molecular genetics, cell biology and physiology– ed. Chen et al. – p. 138

Beck, Fettig, Knake, Hartig, Bhattarai. 2007. Specific and unspecific responses of plants to cold and drought stress. J. Biosci. 32(3), 501-510

Parker. 1963. Cold Resistance in Woody Plants. Botanical Review. 29(2), pp. 123-201

Raven et al. 2013. Biology of plants. 8ème édition.

Bdelloïdes, vedettes déchues dans l’ombre des tardigrades

May 19, 2014, 11:06 am

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Bravant des épreuves hautement mortelles pour l’homme, de la dessiccation extrême aux radiations ionisantes en passant par des températures glaciales, ces êtres s’affirment pleinement dans leur vie microscopique répandus aux quatre coins du monde. N’en déplaise aux tardigrades, pour une fois changeons de vedettes. Car il se pourrait bien que ces derniers soient détrônés dans leur toute-puissance par une créature oubliée de beaucoup, qui côtoie de très près nos oursons d’eau et qui présente des caractéristiques pour le moins déroutantes… J’ai nommé (avec tout le suspens que le titre n’a pas su garder)… les bdelloïdes !

Leur apparence peu banale rend les rotifères bdelloïdes encore plus intéressants (Source)

C’est quoi ça ?

Toujours la même histoire, les gens ne connaissent que les belles gueules, les choupis, les mignons-tout-plein. Alors forcément « tardigrade » ça sonne plus de cloches que « bdelloïdes ». J’avoue que les premiers sont adorables avec leur petit corps tout rond et leurs huit petites patounes qui s’agitent dans tous les sens… Non, non, non, revenons à nos bdelloïdes, ils sont pas mal non plus après tout, dans leur genre. Les bdelloïdes font partie des rotifères (pour les curieux, le dernier arbre phylogénétique suggéré se trouve à la fin de cet article), et ce sont bien des animaux malgré leur corps tout bizarroïde. Tout comme les tardigrades, ils sont microscopiques et on les trouve dans les milieux relativement humides, depuis des lacs et étangs jusqu’à des milieux terrestres riches en eau comme les mousses ou lichens. Mettons de côté leur intéressante morphologie pour cette fois, avec tout de même une petite illustration par l’image :

 

 

Le syndrome de la Belle-au-bois-dormant

Mon introduction promettait quand même des informations plus sensationnelles alors entrons dans le vif du sujet. Une des exceptionnelles qualités des bdelloïdes est leur capacité à dormir. Dès que les conditions rendent la survie fortement compromettante, ni une ni deux ils passent en mode mort-vivant, en arrêtant toute activité et en réduisant leur métabolisme à un tel point qu’il en devient indétectable. Lorsque le milieu s’assèche, ce qui est relativement courant dans la mousse par exemple, ils entrent dans un état d’anhydrobiose, se desséchant également, perdant 60% de leur volume et se transformant en une boule compacte et immobile. Et puis ils reprennent leur vie, tranquillement, une fois le milieu de nouveau humide. Cette capacité d’anhydrobiose est cependant partagée par de nombreux organismes vivant dans ces milieux à déshydratation fréquente.

Là où les bdelloïdes s’illustrent, c’est dans une autre forme de dormance. Quand la nourriture vient à manquer, plutôt que de mourir de faim, nos bestioles vont bouder dans leur coin en attendant que ça se passe, arrêtant au passage toute activité. Ils sont ainsi capables de survivre à une absence de nourriture plus longue que leur propre durée de vie (30 jours). Et si la disette dure 40 jours, 60% des individus seront capables de reprendre leur vie comme si de rien n’était et de se reproduire dans les quelques jours qui suivent le retour à la normale. Ainsi que l’ont souligné Ricci & Fontaneto dans leur superbe article de 2009, c’est comme si on mettait une centaine d’humains à la diète totale pendant 100 ans, et qu’une soixantaine survivaient jusqu’au bout, puis se goinfraient un petit coup et faisaient des gosses, l’air de rien…

Cette capacité illustre un phénomène assez étrange lorgné par beaucoup d’humains. Contrairement à d’autres organismes capables de dormance extrême, tels que des nématodes qui résistent également à la dessiccation (mais pas au manque de nourriture), les bdelloïdes, à l’instar des tardigrades, ne vieillissent pas quand ils dorment ! Tels des Belles-au-bois-dormant microscopiques, ils sont plongés dans un sommeil qui préservera leur jeunesse jusqu’à l’arrivée de leur prince charmant à eux.

Malgré les apparences, beaucoup de points communs entre ces deux créatures… Le bdelloïde, sous forme déshydratée, est tirée de la review de Ricci & 2009 (prise par Giulio Melone)

Encore mieux, il semblerait même que ces longues siestes obligatoires, qui nous apparaissent comme une contrainte à leur survie, soient en fait un véritable élixir de jouvence pour eux. Non contents d’en sortir tout frais à leur réveil, les études chez certaines espèces montrent que les mères ayant subi une dessiccation produisent une descendance avec une aptitude phénotypique plus élevée, autrement dit une descendance qui se porte mieux et qui vit plus vieux ! Probablement en cause une autre de leur délicieuses particularité, la capacité à réparer leur ADN (Gladyshev & Meselson 2008). Les épisodes de dormance étant source de dégâts dans leur matériel génétique, leur capacité à le régénérer est indispensable. Il semblerait cependant que ces processus de réparation aient également des effets bénéfiques sur des traits autres que la résistance à la dessiccation. A tel point que les bdelloïdes seraient presque dépendants de ces évènements de forte sécheresse : il a été montré que l’aptitude phénotypique des populations maintenues hydratée déclinait comparée à celles qui subissent des stress hydriques cycliques !

Ainsi protégés en boules compactes imperméables aux dangers extérieurs, les bdelloïdes  agissent comme des petites graines, jouant le rôle de propagules se dispersant dans tous les milieux, à tel point qu’ils sont abondants jusqu’en Antarctique et qu’on les trouve même dans des milieux montagneux au dessus de 4000 m (Sohlenius & Bostrom 2005 ; Fontaneto & Ricci 2006), du haut de leurs 450 espèces déjà décrites et probablement des centaines d’autres à découvrir.

Si vous n’êtes pas encore épatés par ces êtres microscopiques qui dominent déjà le monde, peut-être une petite information supplémentaire devrait faire son petit effet : chez les bdelloïdes, il n’y a que des filles !

Sans sexe, tout va bien 

Cette dernière caractéristique, qui n’en est pas moins extraordinaire, leur a valu leur qualification par le grand Maynard Smith (1986) de « Scandales évolutionnaires » ! En effet, les bdelloïdes constituent le groupe le plus large et le plus vieux (ils ont été trouvés dans de l’ambre vieille de 35 à 40 millions d’années) présentant des évidences de reproduction asexuée sur le long terme. Comme toutes les espèces du groupe la pratiquent, cette caractéristique est sans doute apparue chez un de leurs ancêtres à tous. Ainsi, on ne trouve que des femelles chez les bdelloïdes, qui produisent des filles par le phénomène de parthénogenèse. Si cette reproduction est bien connue chez beaucoup d’autres espèces (citons les pucerons par exemple), elle est généralement alternée avec des reproductions classiques avec des mâles. Mais pas chez les bdelloïdes. Le groupe ne contient aucun mâle et s’en sort pourtant très bien (une petite leçon à tirer ?).

(Source)

L’impact le plus important d’une absence de reproduction sexuée concerne leur matériel génétique : aucune occasion de mixer les ADN des pères et mères pour obtenir une diversité qui pourrait coller à celle observée. Qu’à cela ne tienne, les bdelloïdes ont plus d’un tour dans leur grand sac et disposent d’un mécanisme capable de générer de la diversité : la capacité suggérée d’effectuer du transfert horizontal de gènes ! Ils seraient ainsi capables, pendant leur processus de réparation de l’ADN, d’incorporer dans leur génome des gènes trouvés dans leur environnement. En somme ils font de la récupération à leur échelle et se bricolent un génome comme des grands !

Applaudissons les artistes

Pour résumer, nous avons des organismes capables de se reproduire sans sexe, de se diversifier sans se mixer entre eux, de moduler leur ADN, de survivre à des stress les plus extrêmes, d’arrêter de vieillir momentanément, et qui ont réussi à coloniser la planète entière (on trouve même des espèces marines !), tout ça en étant microscopiques et inconnus de tous ! Quand bien même il suffit de se baisser (et d’avoir une bonne loupe) pour en observer… J’espère que cet article leur aura apporté leur petit moment de gloire qu’ils méritent amplement !

Dernières suggestion phylogénétique de l’équipe Wey-Fabrizius et al. publiée en février dernier. De manière intéressante, les bdelloïdes, comparé à leurs frères acanthocéphales, ont une biologie complètement différente ! Ces derniers sont parasites obligatoires manipulateurs de leurs hôtes

Bibliographie

Vous retrouverez une grande partie de ces infos dans cette Review à la lecture particulièrement agréable :

• Ricci, C. & Fontaneto, D. 2009. The importance of being a bdelloid : Ecological and evolutionary consequences of dormancy. Italian Journal of Zoology, 76, 240-249.

Et une autre mini-review plutôt portée sur l’aspect génétique :

• Rice, W. & Friberg, U. 2007. Genomic clues to an ancient asexual scandal. Genome Biology, 8, 232

Sophie Labaude

Les plus petits artistes du monde.

May 26, 2014, 4:38 am

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La délicatesse est dans le détail et le détail est dans le minutieux. Encore une fois je vais tenter de vous emmener dans le monde des petits animaux (et comparses). Je vais évoquer certains exemples dont j’ai déjà parlé mais aussi de nouveaux.

Le monde des animaux microscopiques, encore peu exploré, est celui du mystère comme je l’ai expliqué en long, en large et en travers dans un article précédent. Mais c’est aussi un monde d’une délicate beauté. Il est souvent difficile de réaliser à quel point des organismes si petits peuvent développer, voir même utiliser des structures aussi complexes. Et dans ce rôle il n’y a pas seulement les animaux, je vais dévier un peu de mon monde favori pour parler aussi d’autres organismes minuscules qui valent le détour.

Dans cet article je vais éviter de trop approfondir (notamment parce qu’on ne connait pas bien la fonction de tous ces organes). L’idée de cet article est plus esthétique que scientifique !

Vis-à-vis des animaux microscopiques il y a deux sortes de gens : ceux qui connaissent les rotifères et ceux qui ne les connaissent pas. Toute personne qui a pris un microscope et y a déposé un peu de terre de son jardin aura remarqué ces délicats petits animaux. Ils sont un peu les stars du microscope. Mais en dehors des naturalistes possédant cet outil, ils ne sont à peu près connus de personne. Pour faire simple, un rotifère c’est un animal mesurant généralement moins d’un millimètre, pourvus de petites mâchoires et de cils permettant la locomotion et/ou la prise de nourriture, situés uniquement à l’avant de l’animal. Leurs mâchoiresgénéralement constituées de sept pièces masticatrices sont souvent des structures fragiles et pleines de détails. Ils se déplacent aussi grâce à une couronne de cils qui battent de concert. Le battement de ces cils ressemble à un mouvement de vagues reflétant la lumière du microscope dans une magnifiquedanse.

Commençons avec quelques photos de rotifères eux même :

Floscularia, vivant dans un tube. Remarquez les cils qui permettent à l’animal de se nourrir.  (Source: Floscularia)

Filinia longiseta avec ses appendices incroyablement longs : le corps ne fait que 120µm… (Source, Filinia)

Polyarthra major, le rotifère qui s’échappe en sautant. Remarquez les détails des « rames », ces structures en forme de plumes à longeant le corps vers la gauche et tendues en avant vers la droite ! (Source : Polyarthra)

Bon voilà pour un très rapide tour des rotifères. Mais ce n’est pas fini, je vous ai parlé de leur mâchoires, en voici encore un aperçu succin. Ces minuscules structures demandent d’être étudiées avec la microscopie électronique pour qu’elles puissent révéler tous leurs secrets.

Sophie a évoqué les bdelloïdes dans son dernier article. Ces derniers cachent beaucoup de surprises, mais Sophie ne vous a pas tout dévoilé (sinon elle aurait pu écrire un livre !), voici leurs mâchoires :

Réalisez juste le niveau de détails par rapport à la taille de l’organe ! Mâchoires (appelées « trophi ») de Philodinavus paradoxus. Chez les bdélloides, elles servent généralement à mastiquer les particules de matière organique. (Source : Philodinavus)

Dans le genre mâchoires terrifiantes :

Les mâchoires de Lindia deridderae, un rotifère prédateur chassant d’autres micro-animaux, incluant d’autres rotifères… (source : Lindia deridderae)

Et dans le genre mâchoires improbables :

Les mâchoires de Lindia elsae (même genre que le précédent, pourtant les mâchoires sont très différentes). A quoi peuvent bien servir ces deux spirales asymétriques et dentés à l’arrière des mâchoires ? (Source : Lindia elsae)

Et pour les curieux qui en veulent encore et aimeraient observer plus d’improbables petites mâchoires de l’enfer, vous pouvez consulter cette très chouette base de données : mâchoires de rotifères. 

Toujours pas convaincus ? Plusieurs rotifères ont gagné le concours de photographiemicroscopique 2013 d’Olympus (une compagnie de microscopie), en voici par exemple une magnifique illustration avec les rotifères à « lorica » (ce qui signifie armure) :

Des rotifères autour d’une algue. En bleu la lorica, et en rouge les cils. (Source : rotifères stars)

Et puis parce qu’il faut toujours finir avec ça si on peut, un planche d’Haeckel sur les rotifères : 

Ca se passe de commentaires. Pour le nom des différentes espèces, vous pouvez aller voir ici : source.

Mais il n’y a pas que les rotifères qui ont des mâchoires complexes, mon petit chouchou, le Micrognathozoa (quelques infos là, là ou là) n’est pas en reste non plus :

Ces mâchoires sont considérées comme les plus complexes chez les animaux microscopiques, jusqu’à plus de trente sous parties ont été dénombrées. (Source : les mâchoires de mon chouchou)

Vis-à-vis des animaux microscopiques il y a trois sortes de gens : ceux qui ne connaissent pas les rotifères, ceux qui les connaissent, et ceux qui s’intéressent même à d’autres trucs encore moins connus !  Comme l’a très bien souligné Sophie, si l’injustice fait que peu de gens connaissent les rotifères, les gastrotriches sont encore moins célèbres, quand bien même ils comptent parmi les animaux les plus abondants de la planète (cf encore mon précédent article). Pourtant ils font partis des plus coquets des animaux, ornementés d’écailles, d’épines, de tubes tous dessinées avec des structures insoupçonnables. Si certains manquent d’esthétique, d’autres révèlent leur beauté une fois placés au microscope.

L’épineux Thaumastoderma vu en microscopie optique. Mais attendez de voir les détails de ces épines… (Source : l'adorable Toto)

Les  épines de Thaumastoderma vues de plus près au microscope électronique à balayage. En fait « Thaumastoderma » signifie « peau surprenante » et on comprend ici pourquoi… D’autant plus que chaque épine mesure environ 10µm.  (Source : Toto le coquet)

L'épineux Acanthodasys avec ses épines et ses écailles. Microscopie confocale à balayage laser, avec auto fluorescence de la cuticule. Photo prise par mes soins.

La partie antérieure de l’étrange Lepidodasys. « Lepido » signifiant écailles, on comprend bien que les écailles sont un caractère important de ce petit monstre. Chacune ne mesure que 10µm. Photo prise par mes soins.

Le hérisson microscopique : Chaetonotus. Les plus longues épines sont coudées et possèdent elles-mêmes des petites épines. Certaines semblent même attachées à des muscles. L’animal mesure une centaine de micromètres au total (un dixième de millimètre). Photo prise par mes soins.

Encore plus mystérieux que les gastrotriches, il y a les loricifères (hop, je vous invite encore une fois à revenir sur mon article précédent). Découverts récemment, et particulièrement difficiles à récolter (il faut les chercher pour les trouver), ces animaux, comptant parmi les plus petit au monde, sont ornementés de structures improbables! Allant même jusqu’à présenter des différences entre mâles, femelles et différents stades de vie. Malheureusement, prendre (et trouver) une photo mettant correctement en valeur les ornementations de ces animaux est difficile, et seul des dessins rendent justice à ces maîtres du détail.

Photo au microscope optique d’un loricifère. Interpréter ensuite ces animaux n’est pas aisé, les dessins rendent donc mieux justice à la finesse de ces animaux. (Source : ver feu d'artifice)

Dessin interprétatif de Titaniloricus inexpectatovus. Bien sûr, ne tenez pas compte des légendes, mais elles illustrent bien le niveau de détail de ces animaux. (Source : Gad, 2005)

Dessin de Pliciloricus enigmaticus un peu plus stylisé cette fois ci. (Source : dessins de loricifères)

Les foraminifèressont des organismes très souvent microscopiques. Cette fois-ci, ce ne sont pas des animaux, mais des eucaryotes (organismes à noyau cellulaire) unicellulaires. Ces cellules vivent dans une coque, appelée test. Et la cellule en son centre étends des filaments, ou tentacules cellulaires, plus correctement appelés pseudopodes. Déjà complexe comme organisation… Mais le plus magnifique ce sont les formes que peuvent avoir ces tests. Comme des petites coquilles de mollusques microscopiques percées de trous. Microscopiques ? Pas toujours. Ces animaux, aussi unicellulaires soient-ils (difficile de faire plus unicellulaires qu’unicellulaire) peuvent former des tests de plusieurs centimètres. Dans le fossile, on en connait même atteignant une dizaine de centimètres ! Ils forment alors les nummulites, les « roches à pièces » (pensez à la numismatique, le fait de collectionner des pièces). Certains contemporains, atteignent jusqu’à 20 cm, ce qui les place parmi les plus gros organismes unicellulaires. En fait, ces cellules géantes, atteignant ceci dit difficilement le millimètre, sont souvent plus grosses que les animaux que j’ai présentés plus haut, mais leurs formes valent le détour.

Une collection de différents foraminifères observés au microscope électronique à balayage. (Source : collection de foraminifères)

Elphidium crispum, ce genre de foraminifères est relativement commun. (Source : Elphidium)

Bien évidement Haeckel est encore passé par là. (Source : Haeckel et les forams)

Il est parfois un peu dur de comprendre quel est le rôle de si magnifiques ornementations chez les organismes microscopiques. A part le scientifique, qui peut les voir ? Leurs congénères peut-être, mais lorsque l’on est si petit, on ne doit pas voir grand choses quand bien même on a des yeux. Et si ce n’est pas esthétique, à quoi servent des épines si détaillées, des mâchoires si complexes lorsque l’on mesure un dixième de millimètre ? Alors, est-ce simplement un caprice de la nature ? Un cadeau pour les curieux ? Ou simplement qu’à ces dimensions, ça ne compte pas tellement ? J’ai passé sous silence un grand nombre d’autres organismes animaux, ou unicellulaires, mais ce n’était qu’un aperçu très succin des incroyables formes que prennent certains organismes microscopiques !

Nicobola

A quoi sert la taxonomie ?

June 4, 2014, 6:36 am

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Article rédigé à quatre mains par Battle et Boris

Salut tout le monde. Cette fois, exceptionnellement, on ne va pas parler de botanique ou d’écologie des milieux humides. Enfin, si, un peu quand même. Mais d’une manière différente.

Si nous écrivons cet article, c’est pour réagir à une situation qui nous met en rogne, en pétard, qui fait « chialer en ostie », comme on pourrait dire au Québec. Il s’agit des coupes budgétaires qui affectent le Royal Botanic Garden situé à Kew, dans la banlieue de Londres. David Attenborough, que vous connaissez peut être pour ses émissions documentaires sur la BBC, émet un plaidoyer à l’attention du gouvernement pour stopper cette hémorragie financière (avec en prime une visite des jardins par David ).

Pour ceux qui ne le savent pas, le jardin de Kew est non seulement un endroit splendide à visiter quand il fait beau – enfin, quand il ne pleut pas trop, c’est Londres tout de même – mais c’est aussi l'un des plus grands jardins botaniques au monde… et surtout, c’est un endroit où sont stockés des milliers de spécimens vivants et en collection d’herbier.

Dans une des serres du Jardin de Kew [source]

La serre à palmiers [source]

Oui bon, et alors ? Qu’est ce qu’on en a à faire si le jardin n’est plus subventionné par le gouvernement du Royaume-Uni ? Après tout, moins d’argent pour le jardin c’est peut être plus d’argent pour des domaines utiles comme les hôpitaux, les transports en commun… ?

Sauf que. Oui. Voilà. C’est là que le bât blesse : à quoi ça sert, un endroit comme ça ? Qui y travaille vraiment ? Eh bien, les gens qui travaillent dans ce complexe sont les taxonomistes. Et c’est vrai que d’un point de vue strictement financier, payer des gens pour aller étudier des mousses tropicales endémiques d’une montagne africaine, eh bien, ça ne rapporte pas grand-chose et ça ne produit pas d’espèces sonnantes et trébuchantes.

D’un autre côté, comme le faisait si bien remarquer un des profs de master (René Zaragüeta i bagils, pour ne pas le nommer), à quoi sert l’art ? à quoi sert la musique ? à quoi sert le sport de haut niveau ? (pensons par exemple aux Jeux Olympiques… techniquement, ça crée des emplois mais de manière très ponctuelle). On n’est pas les premiers à se poser la question, loin de là : le Guardian écrit un article là-dessus que nous allons nous empresser de commenter, pour ceux qui ne lisent pas l’anglais. Dans cet article, le journaliste se demande également à quoi peuvent bien servir les taxonomistes à la société… Et puis il réfléchit à différentes choses concernant l’agronomie, par exemple : si on ne peut pas identifier correctement les insectes ravageurs, les champignons, ou autres mangeurs de plantes, comment peut-on lutter contre eux et préserver nos cultures ? Si on ne fait que conserver ce qu’on connait déjà, sans chercher à connaître les nouvelles espèces présentes dans la nature, comment trouver la prochaine molécule qui nous permettra de venir à bout du cancer définitivement ? Comment améliorer nos cultures et les rendre moins polluantes en remplaçant les engrais par des interactions entre la faune du sol et les végétaux, si on ne comprend pas toutes ces interactions ?

L’air de rien ce qu’on est en train de vous dire, c’est que le travail des taxonomistes constitue la base de notre compréhension du monde vivant, allant des organismes qui parasitent les roses de votre jardin aux écosystèmes complexes que le culte du pétrole et du rendement des cultures dévastent. Et sans comprendre, on ne peut ni anticiper, agir et se prémunir, ni prétendre qu’on ne détériore pas en agissant tel qu’on le fait.

Heureusement, les taxonomistes continuent petit à petit de découvrir les trésors cachés de la nature. Comme en témoigne cet article du Monde, des espèces sont trouvées nouvelles pour la science chaque année (c'est-à-dire que ces espèces sont référencées par les scientifiques dans les collections des musées d’histoire naturelle… il faudra faire un article là-dessus un jour, d’ailleurs). L’ensemble de ces organismes, connus de longue date ou récemment identifiés, est la clé pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes. L’un d’entre eux pourrait bien être la clé pour lutter contre une espèce invasive, ou bien être un élément central pour la pérennité de certaines plantes. Ou encore certains seront peut-être indispensables pour expliquer les liens de parenté qui existent entre plusieurs groupes d’espèces déjà connus !

Pour en revenir à l’histoire du Jardin de Kew, le Guardian (encore lui !) explique pourquoi ce jardin est essentiel à la compréhension du monde qui nous entoure. Ce n’est pas juste un jardin « pour faire joli » encore une fois. Mais songez bien à une chose, qui est magnifiquement expliquée dans cet article : pour comprendre la diversité des organismes à la surface de notre planète ainsi que les liens qu’ils ont les uns avec les autres, il faut l’étudier avant toute chose. L’objectif n’est pas de la protéger bêtement, comme si elle était sous une cloche, mais plutôt de la protéger intelligemment, sous l’égide de son évolution naturelle et en considération des activités humaines. Prenons un fait concret : qui, dans l’assistance, boit du café le matin ? Bon, au vu des réactions, on va dire que 80% des personnes adultes qui lisent ce blog boivent du café. Imaginez-vous que d’ici la moitié de ce siècle, on aura perdu plus de 90% de l’habitat naturel de l’arabica en Afrique… Ah ouais, tout de suite, quand ça touche le petit déj’, ça devient plus important. Vous vous imaginez, payer votre café le quadruple du prix qu’il coûte actuellement ? Sans compter qu’au final, bah, plus de café du tout, c’est parfaitement envisageable. Ça serait dommage d’en arriver là, alors qu’il suffit laisser leur place à quelques scientifiques pour garantir du café à tous nos descendants !

Que peuvent faire les taxonomistes dans tout ça ? Leur travail. Oui oui, tout simplement : en apprenant à mieux connaître les différentes espèces et en transmettant leur savoir aux écologues. Les interactions, ce sont la clé de l’avenir, à la fois entre les organismes constituant les écosystèmes, mais aussi entre les chercheurs. Sans interactions, pas d’écosystème et pas de grandes découvertes permettant leur compréhension et pour certains leur maintien. Le meilleur exemple pour vous illustrer ça, c’est notre blog : comme vous le savez on a chacun notre domaine d’expertise (Boris, la botanique, Nicobola, les petites bêtes...), mais si on n’interagissait pas et qu’on ne contribuait pas tous aux productions des autres, on ne pourrait pas vous offrir des articles de la même qualité. On s’enrichit systématiquement de ce que les autres nous apportent. Ça nous permet de mieux fonctionner. Et bien c’est exactement la même chose pour un écosystème, et pour la communauté des chercheurs. Et les taxonomistes font partie du socle fondateur de cette communauté, car sans connaître les briques constitutives des écosystèmes, nul ne peut prétendre comprendre son fonctionnement.

Cet autre article publié dans le journal Nature démontre le déclin des études et de l’intérêt des étudiants pour le domaine de l’histoire naturelle – parfois initié par le manque de cours de qualité dans ce domaine dans les universités. En effet, cette partie de la science est souvent vue comme étant rébarbative voire obscure pour beaucoup d’étudiants… qui s’intéressent à des domaines plus « sexy » comme la biologie moléculaire ou la biochimie. Nous savons de quoi nous parlons, ayant été ces étudiants en première année, et récoltant pas mal d’incompréhension de la part des autres étudiants quand nous parlions de faire de la botanique, de l’entomologie, de l’écologie plus tard. Bah ouais, apprendre les noms des plantes en latin, c’est pas forcément très glamour, et les dissections, ça sent pas toujours très bon. Mais en faisant ça, nous avons appris comment on regroupait les organismes et nous avons vraiment pu voir sur quels critères s’établissaient les classifications, sans oublier les différentes manières de décrire les organismes dans leur entier ! Il existait certains étudiants qui travaillaient en laboratoire sur un organisme… qu’ils n’avaient jamais pu voir ou toucher dans son entier ! Bon, je dis pas, quand c’est une bactérie ou un virus, c’est pas facile. Quand il s’agit d’un macro-organisme, le voir ne serait-ce qu’une seule fois dans son ensemble et le remettre dans son contexte naturel ne pourrait-il pas rendre plus concret et plus palpable les questions que l’on se pose ? Prendre ce recul, ne pourrait-il pas déjà apporter des questions ?

Le fonctionnement d’une petite partie d’un organisme n’est pas indépendant du reste. Et il en est de même pour les écosystèmes, les plantes ne fonctionnent pas indépendamment des micro-organismes et les herbivores ne pourraient pas vivre de façon autonome sans les végétaux, etc. Si on connaît bien l’objet de l’étude et le contexte dans lequel il évolue, on répond déjà pour moitié à nos questions. Pour en revenir à cet article, une phrase est mise en avant : “No biology student should get a diploma without at least a single course in identifying organisms.” Ce qui signifie, à peu de choses près, qu’« aucun étudiant en biologie ne devrait obtenir de diplôme sans avoir suivi au moins un cours d’identification des organismes ». Attention, ça ne veut pas dire que les étudiants doivent revenir au parchemin et à la plume d’oie pour apprendre des listes d’organes et d’organismes à la lueur de la bougie, bien sûr que non. Il faudrait simplement que les nouvelles méthodes scientifiques soient mélangées, mixées, avec les méthodes plus traditionnelles, pour en retirer un ensemble de connaissances encore plus solide et permettant d’aller encore plus loin dans la compréhension du monde vivant. Ce n’est pas parce qu’on gagne de nouveaux outils de travail que les anciens sont obsolètes ; bien au contraire, cela représente juste plus de potentialité pour pouvoir faire avancer le savoir universel un peu plus vite et un peu plus loin.

En conclusion, nous avons écrit cet article dans le but de vous (nous ?) faire réfléchir sur l’importance de la taxonomie et du travail des taxonomistes dans la vie de tous les jours. Parce que connaître ce qui nous entoure nous permet de mieux le protéger, et par la même occasion, de mieux nous protéger, parce qu’il ne faut pas oublier que nous-mêmes, nous faisons partie d’un tout (rappelez-vous… les interactions !!). En tant qu’humains, nous avons le devoir et la responsabilité de comprendre et préserver les organismes autour de nous, afin de nous préserver nous-mêmes.

Parasites : une de leurs techniques diaboliques au service de la médecine

August 11, 2014, 9:04 am

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Pomphorhynchus laevis. Derrière ce nom barbare se cache un être démoniaque aux techniques perfides. Parasite de son état, P. laevis pousse son hôte, petite crevette innocente, à adopter des comportements suicidaires, la menant à se faire dévorer par ses prédateurs. Cette stratégie délicieusement machiavélique est connue sous le nom de manipulation parasitaire, et existe chez de nombreux animaux… humains compris. J’avais détaillé ce monde fantastique des parasites manipulateurs dans un précédent article (voir ici), car non contents d’être passionnants, ces parasites, et notamment précisément l’espèce Pomphorhynchus laevis, constituent le sujet même de ma thèse. Alors quand les chercheurs s’inspirent d’une autre de leurs particularités au service des hommes, je me devais de vous en parler.

Comment diantre un parasite manipulateur peut-il inspirer les médecins ? Que je vous rassure, il ne s’agit pas de mettre au point une pilule permettant de prendre le contrôle de l’esprit de celui qui l’ingère. En fait, c’est sous une autre forme que le parasite joue son rôle de Muse. Car P. laevis n’est pas seulement parasite des petits crustacés, on le retrouve également dans l’intestin du prédateur de ces derniers. C’est d’ailleurs pour s’y insinuer qu’ils induisent le comportement suicidaire des crevettes. Les prédateurs en question ? Ce que l’on appellerait vulgairement des poissons, plusieurs espèces pouvant faire l’affaire, le chevesne et le barbeau étant ses favoris. C’est dans l’intimité douillette de leur cavité intestinale que les parasites se courtisent, trouvent l’âme sœur, engendrent multitude de rejetons… Mais avant ça, un défi les attend : s’installer dans l’intestin, s’implanter dans cette paroi lisse et humide avec suffisamment d’adhérence pour résister au passage constant de la pitance de l’animal. Et c’est leur stratégie qui a inspiré les chercheurs.

Forme adulte du parasite Pomphorhynchus laevis (Source)

Le défi auquel font face les parasites peut en effet s’apparenter à une problématique récurrente en médecine : mettre au point un dispositif pouvant adhérer aux tissus même mous, facilement et fortement, tout en limitant les risques de lésions et d’infections bactériennes (notre parasite a en effet intérêt à ce que son hôte se porte bien pour qu’il puisse lui-même vivre sa vie tranquillement…). Dispositif notamment utile pour joindre des tissus, en somme des pansements. Si nos parasites parviennent à réaliser ce défi, il suffit de les copier… Pomphorhynchus laevis utilise une sorte de trompe parsemée de petites épines, le proboscis, en la gonflant dans la paroi intestinale pour assurer son maintien. De cette observation, l’équipe de Yang (2013) a mis au point un dispositif parsemé de pointes de quelques centaines de micromètres. Très fines, les pointes pénètrent sans la moindre douleur dans l’épiderme, et ont la capacité de se dilater au contact de celui-ci. Cette capacité aboutit à une force de fixation augmentée de trois fois et demi comparée aux agrafes utilisées en médecine. De plus, alors que les agrafes favorisent les infections bactériennes (les bactéries s’infiltrant dans les trous créés par celles-ci), le nouveau dispositif, comblant les trous, joue un rôle de barrière biologique en prévenant les risques d’infection.  Dernier avantage et pas des moindres : le retrait se fait aussi sans douleur.

Schéma de l'insertion d'une des micro-pointes du dispositif, qui se gonfle à son entrée dans l'épiderme. Image issue de Yang et al. 2013

A gauche, les agrafes classiquement utilisées en médecine permettent une infiltration des bactéries dans l'épiderme, le long les trous. A droite, le nouveau dispositif comble les trous et joue le rôle de barrière biologique, prévenant toute infection bactérienne. Image issue de Yang et al. 2013

Une avancée notable en médecine grâce à une bestiole qui a une mauvaise réputation, ce n’est pas une première. A l’instar de l’araignée Tegenaria agrestis dont une des neurotoxines de son venin pourrait traiter des douleurs chroniques. Ou encore sa cousine Phoneutria nigriventer qui pourrait fournir un traitement contre les troubles de l’érection… Un argument de poids pour les nombreuses personnes qui me demandent « mais à quoi ça sert d’étudier ce parasite ? ».

Prototype d'un dispositif qui pourrait prochainement investir les hôpitaux (Source)

Bibliographie :

 

Yang, S.Y., O'Cearbhaill, E.D., Sisk, G.C., Park, K.M., Cho, W.K., Villiger, M., Bouma, B.E., Pomahac, B. & Karp, J.M. 2013. A bio-inspired swellable microneedle adhesive for mechanical interlocking with tissue. Nature Communications, 4, 1702.

Sophie Labaude

Un nouveau casse-tête pour les zoologistes

September 4, 2014, 11:11 am

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Ça courrait dans les couloirs de mon université depuis quelques mois, mais enfin, hier, la description d’une nouvelle énigme zoologique a été publiée…

Il arrive que les zoologistes crient au nouvel animal. Et souvent, ça tombe dans une case qu’on connait. Pour n’en citer que deux jolis cas, le premier est celui des Concentricycloidea (un nom bien barbare) pris pour un tout nouveau type d’échinodermes (oursins, étoiles de mer, plus d'infos ici, ou là), mais qui se sont révélés être seulement des étoiles de mer. Le second cas est celui de Buddenbrochia  (encore un avec un nom pas possible), longtemps resté une énigme zoologique totale (vraiment aucune idée, si ce n’est que c’est un animal), jusqu’à ce qu’on réalise que c’était un cousin des méduses, au sein d’un groupe bien connu de parasites.

Un Concentricycloidea à gauche et un Buddenbrockia à droite. A première vue ils ne ressemblent pas à grand-chose, et c’est bien pour ça qu’ils ont été des énigmes pendant un bout de temps. Source: paquerette de mer et ver mystère.

Hier, c’est un nouveau candidat au titre d’animal «incertae sedis » (placement incertain) qui a fait l’objet d’une publication. Et pour ne pas déroger à la règle des noms, il a été nommé Dendrogramma. Trouvé au fond des mers australiennes, de 400 à 1000 mètres de profondeur, cet humble animal d’un demi centimètre fait déjà beaucoup parler de lui. Alors, c’est quoi ce truc ? Il a été décrit comme un animal « non bilatérien », c'est-à-dire un animal qui n’est pas composé de deux côtés symétriques comme nous. Un animal sans avant, sans arrière, sans gauche, sans droite, mais avec une bouche (face orale) et un côté opposé à la bouche (face aborale). Comme expliqué précédemment (ici), définir un groupe sur une absence, c’est pas très élégant, et ça fait des groupes qui n’existent pas, comme les poissons. Le groupe des « animaux non bilatériens » donc, n’existe pas, mais la découverte d’un nouvel animal non bilatérien est quand même une belle trouvaille. Parce que les bilatériens comprennent plus de 95% des espèces animales décrites, et parce qu’il n’y avait jusqu’alors que 4 groupes d’animaux non bilatériens bien définis : les éponges de mer, les cnidaires (méduses et coraux), les gracieux cténophores et le mystérieux placozoaire (avec une seule espèce décrite). Autant dire que même si les cnidaires et les éponges contiennent un nombre raisonnable d’espèces, on n’a pas grand monde en dehors des bilatériens. En plus les relations de parentés entre les non bilatériens sont loin d’être établies et beaucoup de discussions persistent (voir les discussions sur SSAFT). Mais ce que cette histoire de Dendrgrammanous dit en plus c’est que notre nouvel ami pourrait nous en apprendre beaucoup sur les origines des animaux !

Une gracieuse méduse, un des animaux non bilatériens que vous connaissez le mieux. Source : spaghettis nageant.

Euplectella, la délicate éponge de verre. Source : aille ça pique.

Un fragile cténophore, ces animaux qui donnent mal à la tête aux zoologistes. Source : cténotrofort.

Un heuu... Ttruc appellé placozoaire. C'est un blob plat, et jusque là, c'était le plus mystérieux des animaux non bilatériens. Source : pauvre animal délaissé.

Oui mais…

Mais la réalité en zoologie ce n’est pas toujours si simple et le matériel utilisé n’est pas en si bon état. Si bien que les auteurs du papier sont resté très prudents. Ils auraient pu décrire cet animal comme un nouveau phylum, le plus haut rang au sein des animaux, le Graal du taxonomiste. Qu’importe le nombre d’espèces dans un phylum (une pour les placozoaires, un million pour les arthropodes), les membres d’un même phylum sont organisés de manière suffisamment distincte pour être placés ensemble, mais sont suffisamment différents du reste pour qu’il soit, à première vue, difficile de les relier à un autre phylum. Bref, les auteurs ont rechigné à décrire les Dendrogrammacomme un nouveau phylum. Pourtant, pour avoir discuté avec eux, les scientifiques qui ont relu et commenté leur article (c’est comme ça qu’on publie en science, des gens doivent approuver l’article avant) leur auraient même proposé de le faire. Alors, pourquoi ne pas avoir sauté le pas et ajouté un nouveau phylum aux animaux ? D’autant plus qu’un des auteurs en a déjà décrit 3, c’est pas comme s’il avait l’habitude (et j'en ai parlé ici !) ! Déjà, pas mal de gens n’aiment pas les « phylums », bah, c’est de la dispute de zoologistes, je ne rentre pas dans les détails. Ensuite, les organismes ont été mal fixés, c'est-à-dire qu’ils ont été récoltés il y a presque 30 ans et gardés de côté depuis. Malheureusement, aucun autre spécimen n’a été récolté depuis, malgré plusieurs essais. Ca implique que malheureusement, aucun ADN n’a été récolté. Et aujourd’hui, pour justifier une grande découverte zoologique, il faut de l’ADN (ça se critique ou pas, bref). Plusieurs scientifiques qui ont déjà commenté cette découverte ici (ça a fait beaucoup de bruit), prétendent qu’ils pourraient en extraire de l’ADN quand même. Toujours est-il que les auteurs de ce nouvel article n’avaient pas la possibilité de le faire, c’est comme ça. Et le matériel lui-même était vieux et difficile à étudier. Tellement que leur appartenance aux animaux elle-même a été mise en doute. En effet, les spécimens ont été récoltés en 1987, il y a 27 ans… Et les spécimens ont passé ce temps dans le formol et l’alcool, rendant leur morphologie difficile à interpréter. Ça implique aussi qu'ils ont été tués et conservés dès qu’ils ont été récoltés (c’est comme ça qu’on procède en mission en haute mer), si bien que ces animaux n’ont jamais été observés vivants !

Nos étranges Dendrogramma. Les larges avec une astérisque à gauche, sont une autre espèce que les autres plus petits. Source: la publication originale que vous devriez lire.

Alors, à quoi ressemblent nos nouveaux amis (attention, partie morphologie !). Deux espèces ont été décrites. En gros ce sont des disques avec une tige au milieu. Oui, ça ressemble à des champignons ! Cette tige porte la bouche à son extrémité (et les champignons n’ont pas de bouche, dommage), qui semble présenter des cellules glandulaires. Ces cellules permettraient de créer du mucus pour piéger les particules qui flottent dans le fond des mers Australiennes. Au sein de cette tige, la bouche débouche (forcément) sur un canal qui descend jusqu’au centre du disque et va se ramifier de manière dichotomique (deux par deux) jusqu’à atteindre les bords du disque. Ce canal semble remplis de larges cellules. Malheureusement comme les spécimens sont vieux, il est dur de savoir si ces cellules forment bien une cavité quand le spécimen est vivant et/ou se nourrit. Cependant, chez certains animaux, l’intestin au repos ne présente en effet aucune cavité. L’animal n’a que deux tissus cellulaires : des cellules « endodermiques » présentes dans ces tubes, et des cellules « épidermiques » présentes à l’extérieur de l’animal. Entre les deux se trouve une substance, la mésoglée, qui, selon les endroits, a une texture fibreuse ou spongieuse. Deux espèces ont été décrites. Une large, Dendrogramma discoides, dont le disque mesure autour d’un demi centimètre, et avec une tige courte et un disque bien rond, et une petite, mesurant autour de deux millimètres, avec une longue tige et une entaille dans le disque.

Détails de la morphologie de notre nouveau venu chez les animaux. Source: encore la publi orginale, allez, lisez là.

En réalité ces caractères (canaux, une bouche et pas d’anus, deux tissus, une mésoglée) sont présents chez les cnidaires et les cténaires, ces autres animaux non bilatériens que j’ai évoqué plus haut. Mais nos Dendrogramma ne présentent aucun des autres caractères spécifiques à ces deux groupes (que je ne vais pas détailler, à moins que vous me le demandiez), ce qui les en exclu. Cependant ils pourraient être de proches cousins. Malheureusement encore, les relations de parentés entre ces organismes sont encore mal comprises, la morphologie de ces organismes est mal préservée, et aucun ADN n’a été prélevé. Il va falloir attendre de nouvelles recherches. Et aux vues des nombreuses réactions déjà existantes, on espère que ça va aller vite. Une petite critique pourrait être faite : l’entaille de Dendrogramma enigmatica pourrait présenter une forme de bilatéralité, et donc ces animaux auraient en effet deux côtés, comme les bilatériens. Ceci dit, une petite touche de bilatéralité se trouve aussi chez les animaux non bilatériens : par exemple l’intestin des anémones l’est clairement. Rien de bien informatif donc, d’autant plus que Dendrogramma discoides ne présente pas cette entaille.

Les relations de parentés entre les animaux non bilatériens, les bilatériens et Dendrogramma vues par les auteurs du nouvel article. Source: mais vous allez le lire cet article oui ?

Aussi, d’autres hypothèses ont été proposées, lors de la publication, mais aussi après discussion avec quelques collègues hier. Est-ce que ça pourrait être des écailles de vers à élytres (souris de mer par exemple). Ces écailles n’ont pas de bouche, et même si l’image ci-dessous montre des similarités (l’aspect ramifié), elles ne sont que superficielles (ces ramifications sont des nerfs). Pareil avec les « tapettes de mer » (désolé pour la traduction de l’anglais, mais je n’ai pas trouvé d’équivalent français, pensée de mer marche aussi mais c'est moins drôle) qui y ressemblent fortement, mais qui ont une organisation très différente (c’est une colonie de petites animaux, apparentés aux coraux).

Harmorthoe, un ver à écailles. Et si Dendrogramma n'était que des écailles perdues ? Peu probable. Source : ver blindé.

Photo de microscopie confocale d'un écaille de ver à écailles. La ressemblance a un peu intrigué lers auteurs, mais non, ça colle pas. Source : la photo m'a été donnée par un collègue et ami à moi Brett.

Une "tapette de mer", Renilla reniformis. Un truc qui ressemble quand même au Dendrogramma... Source : cnidaire échoué.

Autre chose à se mettre sous la dent ? Oui, et pas n’importe quoi. Ce qui fait grand bruit avec cette découverte, c’est que ces animaux ont été comparés avec des fossiles qui datent du fond des âges, il y a 600 millions d’années, probablement pas bien longtemps après que les animaux soient apparus. Ces fossiles datent de l’édiacarien, où les animaux présentaient des formes étranges, et encore, l’appartenance de ces fossiles aux animaux a elle aussi été discutée (tiens tiens, comme les Dendrogramma). L’organisation des canaux et l’aspect discoïdal ressemble fortement. Mais y’a un hic, comme toujours, c’est que les canaux de ces animaux Ediacariens présentent une symétrie en trois au centre, alors que les Dendrogramma n’ont que deux canaux qui partent du centre. Une histoire à creuser donc, mais passionnante. Qui sait, ces étranges organismes du fin fond des âges pourraient avoir survécu finalement ! Jusqu’alors les pauvres avaient été décrits comme un échec de l’évolution (et ça, ça m’énerve en plus !), ce serait un bel exemple d’une incroyable découverte de quelque chose que l’on pensait disparu. Et même si c’était une convergence évolutive, ça montrerait que ces organismes n’étaient pas tellement un échec, et que d’autres animaux les ont même copié (bien sûr pas consciemment, on parle d’évolution quand même) !

Reconstitution, pas très artistique de Rucognites, un des vieux trucs fossiles qui ressemble quand même drôlement à Dendrogramma. Source : Notre ami wikipédia

Une reproduction plus artistique, de la faune d'Ediacaria. Source: vieux animaux.

Pour finir, je dirais que malgré cette effervescence autour de cette découverte, il faut rester prudent, tout comme les auteurs l’ont fait. Il faut toujours le temps pour qu'une nouvelle découverte scientifique se décante. Que la communauté scientifique commente et critique, qu’elle lance de nouvelles recherches. Comme l’a dit l’un des auteurs dans une interview « cette publication est un appel à l’aide » et à la vue des premières réactions, il a été entendu. Et dans tous les cas, il fallait bien publier ça, même si les résultats sont incomplets, ça stimule la communauté et nous fait rêver : au fin fond des mers il y a encore plein de belles découvertes. 

Pour aller plus loin :

L'article original, quand même : 

Just J, Kristensen RM, Olesen J (2014) Dendrogramma, New Genus, with Two New Non-Bilaterian Species from the Marine Bathyal of Southeastern Australia (Animalia, Metazoa incertae sedis) – with Similarities to Some Medusoids from the Precambrian Ediacara. PLoS ONE 9(9)

Et pour les curieux, un article où je parle, entre autre d'autres découvertes similaires passées d'un des auteurs de l'article dont j'ai parlé ici : vers infiniment petites et au delà !

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L’indolence poussée à son paroxysme : quand les parasites manipulateurs laissent les autres manipuler

September 16, 2014, 10:46 am

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Le soleil se lève tranquillement sur la vallée. Les premiers rayons viennent caresser les herbes pâles, croulant encore, dans une position de sommeil, sous le poids de minuscules diamants de rosée. La vie sort de sa torpeur dans le monde du peuple de l’herbe. Insouciante à l’ambiance si particulière de ce début de journée, une fourmi prend la route. Chaque ouvrière de la colonie connaît parfaitement son rôle, entre le soin des jeunes, la défense du nid, l’aspect maçonnerie ou la quête de nourriture. Notre compère fonce sans se retourner pour accomplir sa tâche à elle : escalader glorieusement un brin d’herbe, se munir d’une patience de fer et attendre son destin… se faire brouter. 

La vie suit son cours normal chez le peuple de l’herbe, inconscient du drame qui se prépare (par ici pour plus de photos du talentueux Andrey Pavlov)

Maintenant que j’ai votre attention, revenons à la réalité impitoyable de ce qu’est réellement la vie. La pauvre fourmi ne survivra pas, désolée, mais elle va permettre à une myriade d’autres bestioles de se reproduire. Des êtres craints par tous, y compris des humains : les parasites. En particulier, notre jeune hyménoptère abrite en son corps des trématodes du gentil nom de Dicrocoelium dendriticum. En moins charmant, on parle aussi de la petite douve du foie. Ce parasite se reproduit exclusivement dans la bedaine des herbivores, mais son cycle passe invariablement par des fourmis. Et comme celles-ci n’ont pas naturellement tendance à aller spontanément se faire brouter, les parasites ont développé la capacité à modifier le comportement de leur hôte, poussant ce dernier à adopter des attitudes carrément suicidaires. Leurs techniques perfides ont valu à ces parasites le doux surnom de manipulateurs.

Petit résumé du cycle de Dicrocoelium dendriticum

Bon, tout ça on connaît bien, d’autant que j’y ai déjà consacré tout un article. Mais il y a un petit détail dont j’ai omis de vous parler. Les parasites manipulateurs ont partout dans le monde maitrisé l’art de faire faire à leur hôte ce dont ils ont eux-mêmes besoin (aller à tel endroit, se rapprocher de tel animal, etc.). Mais certains vont plus loin : ils font faire faire ! Plutôt que de faire faire soi-même, ils laissent faire les autres. Vous me suivez ?

Revenons à notre fourmi. Goulue comme elle est, elle a par le passé commis l’erreur bientôt fatale de consommer des trématodes, délicieusement enfouis dans de la bave d’escargot (encore un hôte intermédiaire du parasite). Une fois les bestioles avalées, un des individus migre dans le cerveau, où il pourra mettre en place son plan machiavélique de manipulation. Et les autres individus ? Rien. Ils laissent faire le leader. Pourquoi se fatiguer alors qu’un seul parasite suffit à prendre les commandes ? Pis encore, le fayot qui s’est précipité dans le cerveau ne survivra pas. Autrement dit, seuls les individus qui n’ont pas tenté de manipuler vont s’en sortir… Dans ce cas, fort à parier qu’on ait affaire à de la sélection de parentèle : les parasites sont probablement des clones, partageant le même matériel génétique, dont un se sacrifie pour les autres de la même manière que les fourmis, ironie du sort, se sacrifient aussi pour leur colonie. 

Changeons de cap sans transition pour une petite balade au bord de la mer. C’est marée basse. Le tableau semble idyllique. Sous un ciel d’un bleu éclatant et au son lointain de la houle, quelques oiseaux marins se baladent sur la plage, complètement indifférents à notre présence, s’arrêtant de temps en temps pour plonger le bec dans le sable détrempé. Le caractère idyllique est beaucoup moins évident pour quelques bivalves, autrement surnommés palourdes, qui sont en train de se faire déchiqueter par le bec des piafs.

Si les pauvres mollusques n’ont pas réussi à s’enfouir dans le sable, comme ils le font généralement, c’est encore la faute à un parasite, un autre trématode du nom de Curtuteria australis. Sa méthode à lui est un tantinet moins subtile. Pour pousser son hôte palourde à s’exposer à la prédation de son hôte final (les oiseaux, dans lesquels il pourra se reproduire), le trématode s’installe dans le pied du bivalve et se développe d’une telle manière qu’il modifie sa morphologie, le rendant inutilisable. Impossible de s’enterrer dans le sable sans ce précieux outil, les mollusques n’ont plus qu’à attendre de se faire picorer.

 
Pour ceux qui se demandent comment un bivalve peut s’enfouir lui-même dans le sable… et si vous avez un peu de patience !

Mais il y a une autre dimension à cette histoire. Les oiseaux ne sont pas les seuls prédateurs des environs, et quand la marée remonte, c’est aux poissons que les mollusques ont affaire. Ceux-ci viennent lui mâchouiller le pied, la partie qui dépasse de la coquille. Les choses se corsent pour lui, mais de toute façon il est déjà condamné. En revanche, cette deuxième menace n’est pas du goût des parasites qui se trouvent justement dans le pied. Finir dans un poisson, qui n’est pas un hôte approprié, c’est la mort assurée. Certains individus parasites ont, à l’instar de la douve du foie, trouvé la parade. Pourquoi prendre le risque de se faire avaler par de la poiscaille quand on peut attendre tranquillement au chaud dans la coquille du bivalve ? Ils se développent donc sans soucis dans une partie du mollusque où ils n’ont pas d’effet, laissant les plus braves faire le travail pour rendre l’hôte infirme.

Issue fatale pour le bivalve, salvatrice pour le parasite (Source)

Les deux trématodes ne sont pas des exemples isolés et prouvent que quelques parasites sont passés maîtres suprêmes dans une catégorie que beaucoup leur envient : non contents d’arriver à leurs fins en poussant leurs hôtes à faire ce dont ils ont besoin, certains parviennent même à leurs fins… en ne faisant absolument rien. 

Bibliographie :

Carney, W.P. 1969. Behavioral and morphological changes in carpenter ants harboring dicrocoeliid metacercariae. The American Midland Naturalist Journal, 82, 605–611.

Poulin, R., Fredensborg, B. L., Hansen, E., & Leung, T. L. F. 2005. The true cost of host manipulation by parasites. Behavioural Processes, 68(3), 241–244. 

Thomas, F., Poulin, R. 1998. Manipulation of a mollusc by a trophically transmitted parasite: convergent evolution or phylogenetic inheritance? Parasitology, 116, 431–436.

Sophie Labaude

Mission to Mars : une affaire de sol !

September 22, 2014, 7:47 pm

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Aujourd’hui, une fois n’est pas coutume, on va parler un peu de science fiction. Ouiiii je sais ce n’est pas l’objectif du blog, on est supposé parler de ce qui existe sur Terre et pas de ce qui pourrait exister dans l’espace.

Bref. Il y a quelques temps, je suis retombé sur un livre égaré au fond de ma bibliothèque : The Mars Trilogy, de Kim Stanley Robinson. Je dois avouer que, étant un gros flemmard, je l’ai lu en version française. Pour la faire courte, il s’agit de l’histoire romancée des premiers humains à avoir colonisé Mars. On nage bien en pleine science fiction. Quoique, avec le projet Mars One de la NASA, peut-être qu’on n’en est pas si loin… Sans vous dévoiler l’intrigue de ce livre, quelle ne fut pas ma surprise de constater que bon nombre de techniques et technologies présentées sont aujourd’hui bien réelles et utilisées (presque) tous les jours ! Entre autre, il y a le problème de la terraformation – néologisme décrivant la transformation d’une planète hostile à l’être humain en planète dont les conditions naturelles sont semblables à celle de la Terre. Dans le livre de la trilogie de Mars, les colons font face à ce souci récurrent : comment faire pousser des plantes à la surface de Mars ?

Alors oui, bien entendu, il y a le problème de la température (il fait « légèrement » plus froid sur Mars que sur la Terre, c'est-à-dire une température moyenne de -55°C ; il vaut mieux ne pas oublier son chandail et ses moon-boots quand on sort faire son footing) qui empêche directement la croissance des plantes. Mais qu’à cela ne tienne ! Imaginons un instant que des êtres humains s’installent sur Mars, ils n’iront pas se faire bronzer tout de suite en haut du Mont Olympus. Ils resteront probablement enfermés dans des caissons étanches pressurisés. En effet, en plus de faire plutôt froid à la surface de Mars, l’atmosphère y est irrespirable pour l’être humain : elle est composée à 95% de CO₂. Par comparaison, l’atmosphère actuelle de la Terre contient 0.04% de CO₂et des études cliniques montrent qu’à partir de 6% ou 7% de CO₂ dans l’atmosphère, on commence à éprouver une gêne respiratoire. Sans compter que la pression est bien moins importante sur Mars que sur la Terre : elle se situe à environ 600 Pascal (c’est l’unité de mesure de la pression atmosphérique) si on fait une moyenne. Il ne faut pas oublier que sur Terre la pression moyenne est de 101300 Pascal, ce qui fait que la pression atmosphérique terrestre est environ 170 fois plus importante que celle de Mars. On va donc éviter pour le moment de sortir sans scaphandre intégral, sous peine de mourir de froid, d’asphyxie et de pertes de fluides vitaux par tous les orifices.

Revenons à nos colonisateurs. Quelle sera leur priorité une fois installés ? Eh bien ils auront à assurer leurs besoins immédiats : nourriture, air, eau. C’est bien joli d’envoyer tout ça depuis la Terre, mais au bout d’un moment, manger des conserves, ça fait péter les plombs ! Du coup, il faudra qu’ils cultivent leur propre nourriture… Et pour ça, c’est pas compliqué ! Un peu de terreau, quelques graines et hop ! un potager sous serre ! Oui mais voilà : sur Mars, il n’y a pas de sol. C’est juste de la pierre nue ! Du coup, des chercheurs se sont posé la question : est-on à l’heure actuelle capable d’identifier des plantes qui pourraient potentiellement croitre sur les sols martiens ? Cet article a déjà été analysé par Pierre Barthélémy sur leblog « passeur des sciences » ou vous pouvez aller voir directement ce que disent les chercheurs hollandaisdans leur article. Tout ça pour dire que, oui, certaines plantes sont bien capables de pousser sur des sols martiens.

Suite à ça, j’aimerai revenir sur un point clé : c’est quoi, un sol ? Qu’est ce qui fait qu’un sol est « bon » pour une plante ? Reprenons du début, et tournons nous vers le passé avant de regarder vers l’avenir. Prenons l’exemple de la Terre à l’Ordovicien, période qui se trouve grosso-modo entre -485 et -443 millions d’années. A peu près. A la louche, quoi. Bref. A cette époque, c’est plutôt vide à la surface de la Terre – alors que sous l’eau, oh boy, c’est la grande fiesta ! Mais ce n’est pas vide pour très longtemps : les plantes chlorophylliennes vont coloniser ce no man’s land… mais ça ne s’est pas fait en un jour ! Au début, on trouvait vraisemblablement des organismes proches des lichens, des cyanobactéries, des organismes résistants mais ne dépassant probablement quelques centimètres de haut ([1] et [2]). Et c’est là que nous en revenons à notre planète Mars. Car sur la Terre à cette époque, tout du moins sur les continents, les conditions s’apparentent à ce qu’on trouve actuellement sur la planète rouge : de la roche nue et constamment balayée par les vents. Pas terrible pour nos petites plantes actuelles qui ont l'habitude d'avoir un sol profond pour développer leurs racines ! 

Paysage du Silurien, la période géologique juste avant le Dévonien. Que des petites plantes à ras de terre, qui poussent directement sur la roche nue. Source

Vous avez déjà du remarquer qu’il existe différents types de sols, ne serait-ce que lors d’une promenade en forêt, par comparaison avec les pelouses bien entretenues du parc municipal d’à côté. Prenons un sol typique, comme montré sur la photo suivante

Une coupe de sol. Source

Le sol, c’est un gros gâteau, en fait. C’est un ensemble de couches, appelées « horizons ». Au dessus du gâteau, le glaçage, c’est la partie vivante du sol, qui comprend la litière (l’ensemble des feuilles et organismes morts qui se déposent progressivement à la surface) et l’humus (qui est l’horizon où se retrouve l’ensemble de la matière organique morte et tous les décomposeurs tels que les vers de terre, insectes et champignons). C’est l’humus qui est la partie la plus importante du sol : il contient tous les nutriments nécessaires à la croissance des plantes terrestres, et en particulier, tout l’azote nécessaire à la synthèse des protéines des plantes ainsi que le phosphore utilisé dans la construction des ADN et ARN. C’est pour ça qu’on ajoute des engrais azotés et phosphatés dans les cultures, car au bout d’un moment ces ressources s’épuisent si le sol est trop cultivé ! En dessous, dans la génoise du gâteau, on retrouve progressivement un mélange entre la matière organique morte et la roche-mère plus ou moins fragmentée. C’est là que se retrouvent aussi toutes les grosses racines des arbres, qui cherchent toujours plus loin en profondeur l’eau, élément également essentiel à la croissance des plantes.

Du gâteau, ce sol ! Ou bien est-ce le contraire ? Source

Et c’est là qu’on arrive à une autre découverte qui pourrait bien aider les futurs colons martiens : d’autres chercheurs espagnols ont mis en évidence que certaines plantes étaient capables d’utiliser l’eau contenue dans les roches. Je précise : contenue dans les roches à l’échelle moléculaire. On parle ici d’eau de cristallisation, présente directement dans les cristaux de roches. En particulier cette eau se retrouve dans le gypse hydraté, appelé également sulfate de calcium hydraté. Ici, l’eau est associée très étroitement aux autres atomes et est, théoriquement, indisponible pour les végétaux (pour info, le gypse, une fois chauffé et déshydraté, sert à faire du plâtre). Eh bien, finalement, peut être pas… les chercheurs ont mis en évidence avec des études isotopiques que des molécules d’eau, initialement présentes dans le gypse, se retrouvaient au cours de la journée dans les plantes qui poussaient directement sur ce minéral. Je ne vais pas détailler la méthode, mais il est possible de différencier l’eau disponible présente dans le milieu, de l’eau – normalement – indisponible présente dans les pierres. Conclusion : certaines plantes, soumises à des conditions de croissances extrêmement difficiles, possèdent des caractères et des techniques qui leur permettent de récupérer l’eau contenue dans les roches. Et ce qui est très intéressant, c’est qu’il existe sur Mars des roches qui se comportent comme le gypse…

Un peu plus haut, j’ai parlé de la nécessité pour les plantes d’avoir des composés azotés et phosphatés dans le sol à leur disposition pour pouvoir croître. Pour revenir à l’étude réalisée par les chercheurs hollandais, ils ont mis en évidence que les légumineuses poussaient sans problème sur des sols dépourvus de toute matière organique. En effet, ces plantes possèdent la capacité de récupérer l’azote atmosphérique et peuvent donc se développer sans apports provenant du sol… du moment qu’il y a de l’eau en quantité ! Les légumineuses sont ce qu’on appelle des plantes pionnières : elles s’installent sur un sol dépourvu ou presque d’éléments nutritifs, croissent puis meurent, et laissent un sol plus riche qu’au départ car elles ont fixé l’azote de l’air en matière organique utilisable par d’autres plantes qui elles, ont besoin de cet apport dans le sol. Le problème c’est que sur Mars, il n’y a pas ou peu d’azote disponible dans l’atmosphère… donc là encore, il faudrait que les futurs martiens trouvent comment apporter de l’azote sur la planète .

La plante idéale pour commencer une terraformation devrait donc être capable de pousser directement sur la roche nue, sans apport d’eau, ou presque. Il faudrait cependant que la technologie protège ces végétaux de la trop faible pression atmosphérique, en faisant par exemple pousser des forêts sous dômes transparents. Par la suite, les composés produits par les végétaux pourraient être exportés à la surface nue de Mars pour commencer à former des sols. Dans un avenir pas si lointain, en utilisant toutes nos connaissances sur les comportements et les caractéristiques des différentes plantes, on pourrait être capable d’utiliser tout un cortège de plantes pionnières afin de préparer des sols viables pour d’autres générations de plantes plus exigeantes. Imaginez : une plante pour récupérer de l’eau de cristallisation, une plante pour enrichir le milieu en azote, une plante pour fragmenter mécaniquement la roche-mère en plus petits morceaux… C’est de la science fiction, mais plus pour très longtemps !

Et si Mars la Rouge devenait Mars la Bleue ? Source

Boris

Les surprises de l’insignifiant placozoaire

October 1, 2014, 4:24 pm

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C’est un peu une super période pour les animaux « non bilatériens » en ce moment (les animaux qui ne sont pas divisés en seulement deux côtés symétriques). Entre l’incroyable découverte d’un nouvel organisme dont je vous ai parlé récemment (un nouveau casse-tête pour les zoologistes), des recherches récentes sur les cténaires (de notre relation avec Bob l'Eponge) et mon article sur le mouvement des éponges posté il y a moins d’un an (Essuyons quelques préjugés sur les éponges), ce sont les informes et délaissés placozoaires qui vont nous intéresser aujourd’hui. Un article intéressant sur le sujet est paru il y a quelques mois. Pourtant les placozoaires sont probablement les animaux à l’apparence la plus simple. En plus c’est un groupe un peu triste, ne comprenant qu’une seule espèce décrite : Trichoplax adherens. Leur génome a été séquencé et montre une complexité bien supérieure à leur anatomie. Cependant, une étude parue en juillet dernier montre que pas moins d’un tiers de la morphologie de cet animal était encore inexplorée. Laissez-moi vous raconter l’histoire du pauvre placozoaire.

Le pauvre et informe placozoaire… Et en plus il ne mesure que quelques millimètres (souvent entre un et trois).  (Source : il faut toujours utiliser wiki)

Aujourd’hui nous sommes dans l’ère de la génomique (faut bien faire de grandes généralités). Séquencer un génome coûte de moins en moins cher et est de plus en plus facile. On est techniquement loin du temps où il fallait plusieurs laboratoires et plusieurs années pour séquencer un génome (voir sur tout se passe comme si). Et si le génome de tous les « organismes modèles » en biologie a été séquencé, le séquençage des génomes est même pratiqué maintenant pour des organismes plus obscurs, comme montré dernièrement dans plusieurs articles sur les cténophores parus dans Science et Nature et dont l’un d’eux a été très bien commenté par Taupo (ici, encore). L’initiative est louable, et nous sommes tous impatients de voir le moment où la plupart des génomes seront disponibles. Aussi, c’est en 2008, il y a six ans déjà, que le génome de l’étrange et discret placozoaire était séquencé. Mais qu’est-ce qu’un placozoaire ?

Evolution du coût de séquençage d’un génome et du nombre de génomes séquencés en fonction du temps. Ouaip, ça va vite ! (Source : la courbe qui fait sérieux)

Les placozoaires, déjà évoqués ici (Evolution et complexité, ce n'est pas si simple), sont juste des petits matelas de quelques cellules, rampant au fond des eaux marines côtières. Ce sont des animaux uniques, différents de ceux dont qu’on est habitués à voir. L’origine de ce groupe remonte probablement aux débuts de la diversification des animaux. Une grande découverte assurément, et dont l’histoire vaut le détour. Ils n’ont pas été découverts dans les abysses, une contrée lointaine ou quelque zone inexplorée que ce soit. Non, ils ont été découverts au fin fond… d’un aquarium dans un laboratoire en 1883. Pendant plusieurs années (décennies, une siècle) d’ailleurs personne n’en avait trouvé de sauvages. Puis, aussi petits et discrets soient-ils, ils ont finalement  été trouvés en liberté, libres et heureux, en 1989 à Hawaï, dans les eaux côtières.

Cependant, malgré les implications que cet animal pouvait avoir sur notre compréhension de l’origine des animaux, le pauvre placozoaire est resté peu étudié. Ce n’est que dans les années 70 que le vrai boulot a commencé. Les premiers travaux en microscopie électronique ont été menés sur cet animal. Et donc l’année dernière que savions-nous encore sur cet animal ? Que seuls quatre types cellulaires sont présents. Très peu donc. En voici la liste :

-Les cellules dorsales ciliées,

-Les cellules ventrales, elles aussi ciliées mais présentant des papilles (pour être exact des microvillosités),

-Les cellules glandulaires (sécrétrices de trucs qu’on sait pas c’est quoi)

-Et des cellules fibreuses.

Les cellules fibreuses étaient supposées participer à la contraction de l’animal, les cellules ciliées à sa locomotion, mais les cellules ventrales étaient aussi supposées participer à la digestion. En effet, les microvillosités sont souvent impliquées dans cette fonction. Or le placozoaire mange en formant une cavité avec sa face ventrale autour des particules qu’il trouve intéressantes (ou du moins qui ne vont pas plus vite que lui). Bref, ce n’est pas folichon, et même la reproduction sexuée n’a jamais été observée chez cet animal (quand bien même elle est très très fortement suspectée). Il n’y a donc pas grand-chose à dire sur placoco. Pas grand-chose, vraiment ? Ben comme je l’ai dit on a séquencé son génome. 98 millions de paires de bases, un océan d’informations (quand bien même ça reste inférieur aux mammifères par exemple qui ont autour de deux/trois milliards de paires de bases). Et ce n’est pas de l’ADN tout pourri avec que des trucs qui servent à rien, on y trouve la plupart des gènes de développement et de voies de signalisation cellulaires que l’on trouve chez les animaux apparemment plus complexes comme l’humain ou la mouche ! Mais à quoi cela peut-il bien servir chez un animal qui possède quatre types de cellules différentes et qui ne fait rien que ramper ?

Schéma des différentes cellules d’un placozoaire, on a vite fait le tour… (Source: schéma qui ressemble à rien. )

La fin du résumé de l’article suivant le séquençage du génome de notre timide placozoaire laisse présager quelque chose. Il est écrit que cette étude devrait « encourager des recherches plus approfondies pour une complexité cellulaire cachée et/ou des phases du cycle de vie inconnues.» Six ans après, enfin, certains scientifiques s’y sont enfin penchés.

Notre placoco a maintenant été étudié dans l’océan, et si d’autres phases du cycle de vie ne sont pas à exclure, il semble assez difficile de les observer. Rien à se mettre sous la dent donc par rapport à d’autres phases. Alors ? D’autres types cellulaires ? Notre ami a pourtant déjà été étudié en détails par microscopie électronique, une méthode si puissante que la résolution est moléculaire ! Qu’attendre de plus ?

Et bien en juillet dernier, un article qui m’a beaucoup touché en tant que morphologiste est paru. Une nouvelle étude de la morphologie des placozoaires. Après plusieurs articles parus ces dernières années commentant le génome de notre ami, discutant les implications que peuvent avoir tous ces gènes, des gens se sont enfin décidés à revenir un peu sur la morphologie de notre ami. En morphologie, on ne prend pas juste un organisme pour le foutre sous le microscope, faire un dessin et décrire tout ça dans un vieux livre en allemand. Pour chaque type de microscopie un peu avancée, on doit « fixer » l’animal. Le stabiliser chimiquement pour ne pas qu’il se détériore, qu’il garde son intégrité morphologique (ou génétique) et qu’il puisse être traité avec les méthodes de coloration adaptées au microscope que l’on va utiliser. Chaque méthode de fixation a ses avantages et ses inconvénients : l’alcool préserve l’ADN mais dessèche l’animal. Le formol préserve sa morphologie mais l’ADN est ensuite difficile à récupérer. Il existe des dizaines de « fixatifs », autant dire que bien choisir est crucial. Dans cette étude récente les auteurs ont tenté des méthodes de fixations plus efficaces, jamais essayées sur placoco, ainsi que des types de microscopie pour certains datant de plusieurs dizaines d’années (contraste de phase différentiel) ou plus récents (confocal) ainsi que la bonne vielle microscopie électronique à transmission. Et ben, et on trouve quoi alors ?

Pas moins de deux nouveaux types cellulaires ! Contre, je vous le rappelle, quatre décrits auparavant. C’est-à-dire qu’au moins un tiers de l’animal était inconnu ! C’est comme étudier un humain des pieds au torse ! Qu’a-t-on donc découvert ? Le plus impressionnant, bien que ces cellules ne soient pas tellement abondantes, sont les cellules cristallines réfringentes, c’est-à-dire des cellules qui réfléchissent la lumière au microscope. Elles possèdent en leur sein un cristal de composition inconnue. La fonction de ces cellules est encore énigmatique et elles pourraient éventuellement être impliquées dans la détection de la lumière ou de la gravité. Malheureusement, pour l’instant, la sensibilité à ces deux variables des placozoaires n’est pas attestée, et ces cellules cristallines restent mystérieuses.

Cela ne nous apprend donc pas grand-chose malheureusement. L’autre catégorie de cellules trouvée est celle des cellules lipophiles (c’est-à-dire qu’elles contiennent des lipides, du gras quoi), autrement plus intéressantes puisqu’elles semblent secréter des produits acides. Au vu de leur répartition sur la phase ventrale, elles sont supposées participer à la digestion par la sécrétion des différents produits. Des cellules non négligeables donc. Rappelez-vous, lorsqu’un placozoaire mange, il forme seulement une cavité avec sa face ventrale. Il est donc supposé que ces cellules lipophiles vont relarguer les « sucs digestifs ». La « proie » (si tant est que placoco chasse) va être digérée, et les cellules ciliées ventrales, avec leurs microvillosités et donc leur surface augmentée, vont s’occuper de l’absorption des nutriments. La question est : cela pourrait-il nous apprendre quelque chose sur l’origine même du système digestif chez les autres animaux ? Qui sait ? Mais plus de recherches sont nécessaires pour pouvoir s’approcher d’une conclusion.

Représentation d’une coupe de placozoaire avec les nouveaux types de cellules découverts. En plus d’être plus complet, ce dessin est plus joli que ce qu’on avait précédemment. DEC et VEC signifient respectivement cellule de l’épithélium dorsale et cellule de l’épithélium ventral. Source : Smith et al. 2014.

Allez, voilà, on a fait le tour des deux autres types de cellules. C’est proportionnellement plus mais pas la peine de faire tout un foin là-dessus. Mais si ! Quand y’en a plus y’en a encore (je n’en ai cependant plus pour très longtemps). Déjà, deux autres types de cellules supplémentaires pourraient être présents. Ca n’est pas encore confirmé car on n’a pas tellement de nouvelles données, c’est pour ça qu’elles ne font pas encore partie de la liste « officielle ». Certaines études précédentes ont montré la présence de cellules dorsales ciliées apparemment similaires en morphologie des bonnes vieilles cellules dorsales déjà décrites, mais possédant aussi des lipides en leur sein. Ces cellules ont été supposées être impliquées dans la défense de l’organisme (elles seraient répulsives). Malheureusement les spécimens étudiés dans cette nouvelle étude ne semblaient pas présenter ces gouttelettes de lipides. Cela laisse supposer que la lignée de clones sur laquelle l’étude a été menée est différente des lignées sauvages. Et des observations des auteurs sur les lignées sauvages ont confirmé la présence de ces gouttelettes de lipides.

Le dernier type de cellules supposé est peut-être constitué par des cellules souches, c’est à dire des cellules indifférenciées. Malheureusement, ces petites cellules reportées dans d’autres études ne sont pas vraiment discutées dans cette étude…

Donc, peut-être huit types de cellules, c’est bien. Mais attendeeeeez, j’ai toujours pas fini ! L’étude plus approfondie de la morphologie des cellules déjà décrites peut nous apporter aussi de nouvelles informations. Et ça a été le cas. Déjà les cellules glandulaires dont je vous parlais semblent produire des neurotransmetteurs… Ce seraient donc des cellules impliquées dans l’intégration des informations que l’organisme perçoit autour de lui. Probablement des cellules similaires aux cellules nerveuses des autres animaux. Une découverte importante qui encore, demande plus de recherches. On est loin de la fonction inconnue de ces cellules, quand bien même il reste du travail.

Le dernier résultat intéressant, c’est que ces cellules fibreuses n’auraient pas le rôle contractile qu’on leur a précédemment prêté. Quand bien même leur morphologie correspond, il n’a pas été trouvé de fibres contractiles. A l’inverse, au contact de chaque cellule, au niveau de la membrane cellulaire, des pores sont présents. Ce qui laisse penser que des trucs, encore inconnus, doivent passer entre les cellules. Les auteurs ont donc proposé que ce seraient peut-être plutôt des cellules qui transmettent de l’information, des formes de « neurones » (bien que ça n’en soit pas, il n’y a pas de vraie synapses). Bref, encore une piste à explorer, d’autant plus qu’il y a une question en suspens maintenant, c’est que si les cellules fibreuses ne sont pas contractiles, alors comment les placozoaires se contractent-ils ?

Allez, un petit récapitulatif :

	Type de cellule	Fonction supposée
Anciennes cellules décrites	Cellules ciliées dorsales	Déplacement
	Cellules ciliées ventrales	Déplacement et ingestion
Anciennes cellules décrites et réinterprétées	Cellules glandulaires	Précédemment inconnu, probablement Neurosécrétion.
	Cellules fibreuses	Contraction. Transmission de signal hormonal ou électrique
Nouvelles cellules décrites	Cellules lipophiles (ventrales)	Digestion
	Cellules cristalines	Inconnue (vision, balance ?)
Nouvelles cellules suspectées	Cellules lipophiles dorsales	Défensive ?
	Cellules souches	Cellules non spécialisées

Tableau récapitulant les nouvelles découvertes morphologiques sur notre ami placoco

Donc si on résume bien, on a deux extrêmes : 

-Soit on a seulement découvert deux nouveaux types de cellules, ce qui nous fait au total six types de cellules.

-Ou, on a jusqu’à quatre nouveaux types de cellules, ce qui double le nombre précédemment décrit, et la moitié de ce qui était précédemment décrit (deux sur quatre) était mal interprétée. C’était donc, dans ce cas, plus de trois quarts de la morphologie qui était inconnue ou mal décrite.

Encore une fois à l’ère de la génomique, si en effet, les trois quarts de la morphologie étaient inconnus, les interprétations sur cet animal et son génome étaient donc là jusque-là quasiment vides de sens. Six ans après le séquençage du génome des placozoaires et plusieurs articles sur le sujet, il était temps de revenir un peu sur leur anatomie. Tout ça montre donc l’importance de la morphologie en biologie. Ce n’est pas une vieille discipline dont on n’a plus besoin. C’est une activité dynamique où les techniques se multiplient mais aussi où une quantité incroyable de travail reste à faire (sur des organismes déjà étudiés ou non, avec des méthodes déjà utilisées ou non). A l’inverse malheureusement, le nombre de spécialistes dans ce domaine diminue fortement.

Bien sûr, encore une fois, la prudence est de mise. Certaines des conclusions que j’ai évoquées ici pourraient être réinterprétées… Mais dans tous les cas, même le plus « insignifiant » des animaux a encore beaucoup de secrets à nous révéler !

Sources :

Smith, C., Varoqueaux, F., Kittelmann, M., Assam, R. N., Cooper, B., Winters, C. A., Eitel, M., Fasshaeur, D. et Reese, T. S. Novel cell types, neurosecretory cells, of the early-diverging Metazoan Trichoplax adherens. Current Biology. 24, 1565-1572.

Srivastava, M., Begovic, E., Chapman, J., Putnam, N.H., Hellsten, U., Kawashima, T., Kuo, A., Mitros, T., Salamov, A., Carpenter, M.L., et al. (2008). The Trichoplax genome and the nature of placozoans. Nature. 454, 955–960.

Quand ils ont trop froid, les flamants roses meurent… de faim

October 20, 2014, 12:36 pm

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1985. L’hécatombe. Dans un des plus beaux endroits de France, la Camargue indomptable, se déroule une tragédie sans précédents. Le froid extrême touche de plein fouet les populations sauvages, venant à bout même des animaux capables de migrer. Subissant deux semaines consécutives de températures négatives allant jusque -10°C, la population de flamants roses, la seule à se reproduire en France, subit alors de pertes considérables : près de 3000 cadavres sont recensés.

Photo d'archive de 1985 qui montre la tristesse de la rigueur de l'hiver, avec nombre de cadavres de flamants gisant sur une Camargue en proie au gel (Source)

2012. Nouvelle vague de froid alors même que le destin m’a conduit en Camargue pour étudier les flamants roses. Quelques jours après mon arrivée, c’est avec ironie que j’ai l’occasion de les observer de beaucoup plus près, et en beaucoup moins vivants… Le climat a encore frappé : on compte 1500 morts parmi les rangs des 20 000 individus hivernant en France. A la Tour du Valat, centre de recherche qui étudie les flamants de longue date, les macchabées roses s’entassent. Les gens nous ramènent les animaux qu’ils trouvent, ou nous appellent pour qu’on vienne les chercher. Malgré la tristesse de la situation, l’esprit scientifique grattouille sous le crâne : on a envie de comprendre.

Avec des collègues du centre et en collaboration avec d’autres personnes de Montpellier, on se lance alors dans une investigation. Objectif : déterminer la cause de la mortalité des flamants. Car si le froid mordant est un candidat évident, son impact peut être moins direct qu’il n’y parait.

Les corps s'entassent, on les stocke sous de gros bacs qui jouent le rôle de congélateurs "grâce" aux températures extérieures négatives. Ne pas se fier au soleil !

Avec la quantité de cadavres à disposition, on recrute une armada de volontaires (un grand merci au passage !) qui nous aide à mesurer chaque individu. Quelques candidats seront étudiés de plus près : on les mesure sous toutes les coutures, du bec jusqu’au bout des pattes. On leur arrache des plumes pour les compter et les mesurer. On utilise des appareils pour évaluer la couleur de leur peau et de leur plumage, on les pèse… Des centaines de données qui vont pouvoir être utilisées pour modéliser les dépenses énergétiques des flamants, grâce à un modèle développé par nos autres collaborateurs américains. Ce modèle astucieux fabrique un individu fictif numérique à partir des données moyennes qu’on lui donne (morphologie, physiologie, comportement, et tout un tas de paramètres). Puis on renseigne au modèle le climat subit par les animaux (température, vent, humidité, etc.) et on obtient les dépenses minimales nécessaires aux bestioles pour conserver leur homéothermie, autrement dit pour garder le sang chaud. Très rapidement on observe ce que l’on soupçonnait : les vagues de froid augmentent drastiquement les dépenses énergétiques de nos flamants. Se maintenir au chaud lorsqu’il fait froid, même si on est bien pourvus en plumes, ça coûte de l’énergie !

Un spectrophotomètre est utilisé pour mesurer la lumière renvoyée par les plumes et la peau des jeunes et des adultes. Autrement dit, on mesure leur couleur, qui joue un rôle dans la thermorégulation en modulant la quantité de rayons du soleil qui sont renvoyés.

Se pourrait-il que les flamants soient morts de faim, après avoir épuisé toute leur énergie ? Pour en avoir le cœur net, je monte dans un train direction Strasbourg, avec une valise pleine de flamants morts et l’espoir qu’ils ne décongèlent pas trop vite (pour ceux qui se posent la question, l’odeur du flamant décongelé est absolument abjecte !). Là-bas, avec d’autres collègues du CNRS, les flamants sont découpés avec la précision d’une boucherie fine, les morceaux sont pesés, et ils sont ensuite réduits en poudre. Littéralement. La technique peut paraitre un tantinet barbare mais elle permet de procéder à des dosages précis de la composition biochimique des animaux. En l’occurrence, le ratio lipides/protéines permet de donner une idée sur l’état des réserves de l’animal. Plus ce ratio est élevé, plus la bestiole se porte bien. En revanche, lorsqu’un individu n’a plus accès à la nourriture, il puise dans ses réserves en consommant d’abord ses lipides, ce qui fait diminuer ce ratio. 

Après investigation, mes flamants voyageurs présentaient un ratio proche de celui observé chez d’autres oiseaux dans une phase de jeûne avancée. Autrement dit, ils avaient faim, très faim ! Toutes les données se recoupent alors. Les carcasses étaient exceptionnellement légères, et les dosages suggèrent que toutes les ressources étaient épuisées, en parallèle du modèle qui nous dit que les flamants ont fait face à une demande sévèrement accrue en énergie. Alors pourquoi n’ont-ils pas simplement mangé plus s’ils avaient tant besoin d’énergie ? C’est la dernière clé de l’énigme. 

Les artémies, minis crustacés aquatiques, constituent un des mets favoris des flamants. Ils passent des heures le bec plongé dans l'eau à filtrer ces créatures à la manière d'une baleine et de ses fanons.

En France, comme pour beaucoup d’autres pays nordiques, des oiseaux de toutes trempes migrent à l’approche de l’hiver. Contrairement aux idées reçues, ce mouvement qui se fait généralement vers le sud n’est pas une réponse à l’incapacité des oiseaux à faire face à des températures plus faibles. D’ailleurs, notre modèle montre que les températures hivernales, même en période de vague de froid, induisent des dépenses énergétiques qui sont certes importantes mais qui restent plus faibles que celles requises par la reproduction. Ce qui fait partir les oiseaux, généralement, c’est la nourriture qui se fait rare. Insectes et petites bêtes en tous genres, y compris les minuscules crustacés aquatiques dont se nourrissent les flamants… la nature se dépeuple quand vient la fin de l’année. Les flamants roses sont d’ailleurs des migrateurs partiels : une partie de la population s’en va vers l’Afrique, terre d’abondance, une fois la période de reproduction terminée. Beaucoup restent en France cependant, et notamment les plus jeunes pour qui la probabilité de survie est plus importante s’ils restent sur place. Les ressources sont certes plus restreintes, mais généralement suffisantes pour eux, et constituent un obstacle bien moins insurmontable que de traverser des milliers de kilomètres avec tous les dangers que cela implique. Mais en période de vague de froid, on change la donne : la plupart des plans d’eau où se nourrissent les flamants sont alors congelés ! La nourriture n’était donc tout simplement pas accessible pour les animaux, qui avaient d’ores et déjà épuisé trop de réserves pour entreprendre avec succès une migration. C’est ainsi que se résout le mystère : les flamants roses, en pleine vague de froid, sont en fait morts de faim.

Bibliographie 
(et avec grande fierté, mon premier article tout fraichement publié !) :

Deville, A.-S., Labaude, S., Robin, J.-P., Béchet, A., Gauthier-Clerc, M., Porter, W., Fitzpatrick, M., Mathewson, P. & Grémillet, D. 2014. Impacts of extreme climatic events on the energetics of lonf-lived vertebrates: the case of the greater flamingo facing cold spells in the Camargue. The Journal of Experimental Biology, 214, 3700-3707.

+ le petit bonus du journal

Sophie Labaude

Des femelles crabes sous le charme de robots danseurs

November 24, 2014, 5:08 am

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Hésitation. Autour d’elle, quatre grosses pinces s’agitent dans un ballet sensuel, démonstration des attributs de chacun. De la drague pure à laquelle elle ne saurait résister. Lequel de ses prétendants choisir ?

Nous sommes sur une plage, au nord de l’Australie. La danse des crabes a débutée, un florilège de mouvements de pinces synchronisés pour s’attirer les faveurs des dames. Mais notre femelle ne fait pas dans le banal. Les pinces qui s’agitent devant elle sont en plâtre, articulées par des robots qui se font passer pour des mâles. Et elle n’y voit que du feu…

L’intrigante danse des robots

Nous ne sommes pas sur le tournage du dernier Spielberg « Les pinces de la mer », ni plus que nous assistons à la dérive sexuelle de robots ayant pris leur indépendance. Nous sommes en réalité sur le terrain de jeu de scientifiques. L’équipe est spécialisée dans l’étude des crabes violonistes. Chez ces espèces, le mâle présente une particularité étonnante : il a une pince sur-développée. Mais pas dans le genre du tennisman qui utilise plus un bras que l’autre. Non, plutôt dans le genre méchamment-super-sur-développé. A côté, l’autre pince passe pour un membre complètement atrophié et ridicule. Le rôle de cette pince énorme ? Attirer les femelles bien sûr. Et puis parfois se battre un petit peu, boys will be boys… Ces messieurs, quand vient l’heure de se trouver une chérie, fond des appels de pinces. Les femelles, face à cette armada de jolis minois qui s’agitent en rythme, peuvent alors tranquillement choisir leur prétendant.

Quelques spécimens parmi les crabes violonistes (photos prises ici et là)

Évidemment, une parade aussi intrigante attire forcément les scientifiques, avec leurs questions par milliers. On se met à la place de la femelle : qu’est-ce qui peut bien l’attirer chez ces artistes en herbes qui se trémoussent en rythme ? 

Puisque les études ne datent pas d’hier, les chercheurs ont déjà mis en évidence que ces dames préfèrent les messieurs qui arborent les plus grosses pinces, et qui font les appels les plus rapides. Mais est-ce que ce sont les seuls critères ? Certes, les mâles agitent leurs pinces plus ou moins grosses de manière plus ou moins rapide. Mais il y a maintes façon de le faire, notamment en termes de synchronisation avec les autres prétendants. Chez la petite espèce du doux nom d’Uca mjoebergi, la danse est particulièrement synchrone, alors on se dit quand même que ce n’est pas par hasard. Comment en avoir le cœur net ? Il faudrait étudier la réaction des femelles face à des mâles qui se dandinent de manière plus ou moins synchrone. Difficile, quand tous les mâles s’y mettent à cœur joie pour ne présenter aucune variabilité de ce côté-là. Qu’à cela ne tienne, faute de mâles coopératifs, les chercheurs en fabriqueront eux-mêmes !

Notre protagoniste, le crabe Uca mjoebergi, en pleine danse de la joie (Source)

Des robots complices des scientifiques

C’est ainsi qu’on se retrouve avec des robots qui dansent sur les plages… L’équipe s’amuse ainsi à montrer aux femelles crabes des pinces en plâtre qui s’agitent, répliques parfaites de vraies pinces. Après tout, c’est tout ce qui intéresse les femelles…  

Dans une étude qui date de quelques années (Reaney et al. 2008), les chercheurs commencent tout d’abord à opposer les mâles par paires. D’un côté, une paire de mâles qui dansent simultanément. De l’autre, à 40 cm de là, deux mâles dont un agite sa pince avant l’autre. La femelle est placée à égale distance des quatre prétendants. Une fois libre de ses mouvements, elle va alors choisir un mâle, usant de comportements typiques, mouvements saccadés avec une approche vers l’individu qui l’intéresse, ce qui est tout de même un signe rassurant que l’illusion fonctionne. Contre toute attente, les mâles sur qui les dames jettent leur dévolu sont rarement ceux qui font leur performance en synchronisation : les femelles ont une préférence très nette pour le « leader » comme l’appellent les chercheurs, ce bras articulé qui démarre le mouvement avant son compère.

Vidéo de l’expérience. La femelle est placée au milieu, immobilisée un temps histoire qu’elle se remette de ses émotions (la capture, tout ça). Puis les chercheurs la laissent libre de ses mouvements, lui permettant alors de jeter son dévolu vers sa pince en plâtre préférée.

Cette année, les chercheurs nous servent leur nouvelle tournée de drague robotisée (Kahn et al. 2014). Cette fois, ils veulent préciser à quel point les femelles affectionnent les mâles asynchrones. Ils font alors danser trois de leurs protagonistes en rythme, agitant la pince précisément 6,7 fois par minute. La quatrième pince articulée est alors réglée pour s’agiter autant de fois que les autres, mais de manière décalée, avec différents degrés de décalage : soit elle précède les autres (en finissant son mouvement ou non avant que les autres ne démarrent), soit elle les suit (encore une fois avec ou sans recouvrement), soit elle bouge précisément entre deux mouvements de ses compères. Résultat ? Si les femelles préfèrent ceux qui ne font pas comme les autres, encore une fois, l’ordre de mouvement a un rôle. Les femelles ne montrent ainsi aucune préférence particulière pour ceux qui s’agitent en retard. Au contraire, elles montrent un fort intérêt pour les mâles qui s’agitent avant les autres, les fameux « leaders ».

Ce qui est paradoxal, c’est que le fait que les femelles préfèrent les mâles asynchrones, plus précisément les leaders, permet de donner une explication quant à la parfaite synchronie observée ! En effet, cette synchronie pourrait d’une part s’expliquer par une coopération des mâles, dans le cas où les femelles préfèrent les groupes synchrones. Tous les participants bénéficieraient alors à danser en même temps. En parallèle, une synchronie pourrait se mettre en place qui résulterait de la préférence des femelles pour les leaders. Il s’agirait alors d’un phénomène explicable par la théorie des jeux. Dans son explication la plus simple, si un mâle essaie de danser le premier, il s’attirerait donc à lui seul les faveurs des femelles. Les autres prétendants ont donc intérêt à bouger dès qu’ils détectent un fifrelin de mouvement chez leurs opposants… De fil en aiguille, chacun essayant d’être le premier, l’ensemble finit dans un beau ballet synchronisé.

Construire des robots pour duper les animaux, les scientifiques n’en sont plus à leur coup d’essai. Un écureuil qui parle et qui bouge (Source), une maman poule bionique (Source), ou des bestioles télécommandées (Source), les subterfuges font foison, et ça fonctionne !

C’est ainsi que les scientifiques font des découvertes : ils construisent des robots et les font participer à des parades sexuelles ! Qui a dit que le métier était ennuyeux ?

Bibliographie :

• Kahn, A.T., Holman, L. & Backwell, P.R.Y. 2014. Female preferences for timing in a fiddler crab with synchronous courtship waving displays. Animal Behaviour, 98, 35-39.
• Reaney, L.T., Sims, R.A., Sims, S.W.M., Jennions, M.D. & Backwell, P.R.Y. 2008. Experiments with robots explain synchronized courtship in fiddler crabs. Current Biology, 18, R62-R63.
• Le site web de l’équipe, plein d’infos sympas avec des jolies images et des vidéos
• Article sur l’utilisation des robots dans l’étude des animaux

Sophie Labaude

Pomme de reinette et pomme d'api, Jack O'Lantern et feuilles d'automne.

October 28, 2013, 7:37 am

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C'est l'automne ! C'est la saison des pommes et des feuilles rouges et jaunes !

Fraîchement débarqué au Québec cette année, je suis bien obligé de reconnaître que l'automne au Canada n'a pas volé sa réputation et que les couleurs sont au rendez-vous. La preuve en image !

Petit aperçu des couleurs de l'automne au Québec

Mais c'est aussi le temps de la récolte de divers fruits : au Québec, on ramasse en famille ou entre amis des quantités considérables de pommes avant l'hiver, histoire d'avoir des fruits bien juteux à se mettre sous la dent lorsque la neige arrivera. En France, on célèbre septembre avec les vendanges et la récolte du raisin. Sans oublier l'arrivée de l'Halloween, fin octobre, à qui l'on doit les nombreuses citrouilles d'un bel orange dans les rues des pays à influence anglo-saxonne...

En haut à gauche, le ramassage des pommes (source) ; en bas à gauche, le raisin mûr des vendanges (source) ; à droite, une belle citrouille d'Halloween (source)

Mais pourquoi je parle de tout ça ? Quel rapport entre les feuilles rouges et les citrouilles, mis à part le fait que tout ça se retrouve à l'automne ? Eh bien, ce sont les couleurs ! Car oui, maintenant qu'on y pense, tous ces végétaux n'ont pas la traditionnelle couleur verte qu'on associe aux plantes. Alors, à quoi sont dues toutes ces couleurs ? Quels sont les mécanismes qui se cachent derrière cette débauche de teintes allant du rouge au jaune en passant par le orange ? Et surtout, quels sont les avantages évolutifs que ces couleurs confèrent aux plantes?

Commençons par nous pencher sur la question du changement de couleur des feuilles des arbres. D'abord, à quoi est due la couleur verte des feuilles au printemps et en été? Au pigment appelé chlorophylle. J'en ai déjà parlé dans cet article là qui date d'il y a un petit moment déjà.

Où se situe la chlorophylle dans les feuilles ? Déjà, il faut savoir qu'une feuille est un organe complexe, organisé en couches.

Coupe d'une feuille (source)

Ce qu'on peut voir sur le schéma précédent, c'est que la couche centrale de la feuille, appelée mésophylle, ou parenchyme,  est le lieu où se situent les cellules responsables de la photosynthèse. Les cellules sont organisées de la manière suivante.

Une cellule végétale, avec les chloroplastes en vert (source)

Dans la cellule, l'organite responsable de la photosynthèse est le chloroplaste (en vert sur la photo précédente). En général, il y en a plusieurs par cellule. Les chloroplastes contiennent des structures en mille-feuilles, appelées les thylakoïdes : ce sont des membranes superposées les unes sur les autres. C'est dans ces membranes que sont incluses les molécules de chlorophylle, qui vont permettre la photosynthèse.

Un chloroplaste, reconstitué en trois dimensions (source)

A présent, je vais (un peu) entrer dans les détails concernant la structure biochimique de la chlorophylle. D'abord il faut savoir qu'on trouve deux types de chlorophylles, les chlorophylles A et B (photo) qui ont une structure très proche l'une de l'autre (elles ne diffèrent que par quelques atomes, représentés par la lettre R sur la figure).

Les deux types de chlorophylle (source)

La chlorophylle, associée à d'autres molécules aux noms tous plus compliqués les uns que les autres dans un ensemble appelé le photosystème, va avoir le rôle de "capteur de photons" (les photons sont les ondes-particules constitutives de la lumière). L'énergie de ces photons sera ensuite utilisée par la plante pour produire au final des sucres et du dioxygène. Mais avant cela, la plante emmagasine l'énergie sous forme chimique, dans des molécules possédant un fort "pouvoir énergétique" - c'est à dire qu'elles libéreront beaucoup d'énergie lorsqu'elles seront utilisées ultérieurement.

Utilisation de l'énergie solaire par les photosystèmes (source)

Sur ce schéma, l'énergie provenant du photon est transférée aux photosystèmes I et II (où se trouvent des molécules de chlorophylle). L'énergie provenant du photon va "exciter" la chlorophylle, qui va perdre un électron, et cet électron va servir à emmagasiner de l'énergie dans les molécules stockeuses d'énergie, qui sont le NADPH et l'ATP. Au final, la chlorophylle récupère son électron perdu en utilisant une molécule d'eau. Toutes ces réactions sont appelées la "phase claire" de la photosynthèse, car elles se déroulent à la lumière. Les sucres seront synthétisés lors de la "phase sombre", constituée d'une série de réactions dont je ne vais pas parler ici.

Ah au fait, pourquoi les feuilles sont elles vertes en été ? Le vert est donné par la couleur de la chlorophylle. En effet, comme je l'ai dit plus haut, la chlorophylle va absorber l'énergie des photons... mais pas de tous les photons ! Elle est très sélective : seuls les photons "bleus" et "rouges" l'intéressent*. Les autres photons, ceux de "couleur verte", sont réfléchis par la chlorophylle... et donc par conséquent, nous voyons les feuilles des arbres vertes.

Spectre d'absorption des chlorophylles A et B (source)

La photo précédente montre le spectre d'absorption de la chlorophylle : les pics correspondent aux longueurs d'onde des photons qui sont les mieux utilisés par la chlorophylle. Vous remarquez que la courbe fait un "creux" au niveau des photons "verts" : c'est parce qu'ils ne sont pas absorbés par la chlorophylle !

Bon et maintenant, que se passe-t-il à l'automne ? Je n'ai toujours pas répondu à la question du changement de couleur!

Comme vous le savez certainement, à l'automne, il fait plus froid. Mais il y a encore assez de lumière solaire pour que les plantes continuent à réaliser la photosynthèse... le problème, c'est que lorsque la température diminue, l'efficacité de la chlorophylle diminue aussi, et la plante devient stressée car elle a trop d'énergie solaire qui lui arrive alors qu'elle ne peut pas l'utiliser ! Et là c'est le drame, elle fait une overdose d'énergie, si l'on peut dire : on observe un phénomène appelé photo-inhibition. Suite à ce trop-plein d'énergie, la photo-inhibition va conduire à la destruction des structures cellulaires, via toute une série de réactions que je ne vais pas expliquer ici. Entre autre, cela fait intervenir des radicaux libres, que l'on appelle aussi "Oxygène actif" (et les tâches s'évanouissent… pardon, c'est hors sujet) tels que l'eau oxygénée H₂O₂et l'oxygène singulet (voir les pages wikipédia en anglais pour la photo-inhibitionet en français pour les radicaux libres). Et ça, vous l'aurez deviné, ce n'est pas bon DU TOUT pour la plante, car la mise en place de la chlorophylle a un coût énergétique élevé. Or, c'est l'automne, bientôt l'hiver, la plante à autre chose "en tête" que de devoir reconstruire des structures abimées.

On observe que la chlorophylle est préservée lorsque les feuilles prennent un coloration rouge, grâce aux anthocyanes, qui sont aussi des pigments végétaux très communs (ce sont eux qui donnent leurs couleurs aux fleurs ou aux fruits).

Formule générale d'une molécule d'anthocyane. Les lettres R sont des groupements d'atomes qui varient selon les différentes molécules d'anthocyanes (source)

Mais attention ! les anthocyanes ne se situent pas dans le chloroplaste comme la chlorophylle, mais dans la vacuole de la cellule. Ce sont des composés solubles.

Et donc, ces petites molécules vont agir comme filtres pour protéger la fragile chlorophylle d'une trop forte intensité lumineuse. Et si les feuilles deviennent rouges, c'est parce que les anthocyanes absorbent tous les photons "verts" mais laissent passer les photons "rouges" et "bleus" qui sont utiles à la chlorophylle.

Spectres d'absorption des chlorophylles et d'un anthocyane (source)

Comme la chlorophylle n'absorbe pas strictement tous les photons qu'elle reçoit, la couleur que nous percevons est la couleur rouge des photons non absorbés. En revanche, les anthocyanes absorbent tous les photons "verts" pour protéger efficacement la chlorophylle.

Bon ! A présent, nous savons comment et pourquoi les feuilles sont rouges en automne.

Et les citrouilles alors ? D'où vient ce bel orange vif ? Est ce que ce sont des anthocyanes dilués qui sont responsables de la couleur ?

Eh bien pas du tout ! Là encore, d'autres pigments sont mis en cause : il s'agit des caroténoïdes, que l'on trouve beaucoup dans... les carottes, c'est bien, y en a qui suivent toujours dans le fond. Et ceux qui ont parcouru le blog de fond en comble me diront qu'on en trouve aussi chez les Flamants Roses. Ces pigments, quant à eux, ne se trouvent pas dans les vacuoles des cellules mais dans les chromoplastes, qui sont en quelque sorte des chloroplastes sans chlorophylle, et qui colorent les structures végétales (chromo signifie "couleur" en Grec) plutôt qu'à faire la photosynthèse. Et c'est pareil chez la plupart des fruits : pommes, oranges, citrons, etc. La variation de couleur entre le rouge et le jaune dépend du type de caroténoïde précis (il en existe de nombreux très semblables qui diffèrent seulement par un atome ou deux... ce qui suffit à changer leurs propriétés en terme de couleurs !). Dans le cas des fruits, ces couleurs servent à les rendre attractifs pour les animaux frugivores (et aussi pour Monsieur et Madame Tout-le-monde qui vont faire leurs courses au supermarché du coin), car n'oublions pas que les fruits sont les structures qui sont responsables de la dissémination des graines et donc, des futures plantes.

Variation de couleurs chez les citrouilles (source)

Voilà, maintenant, vous saurez pourquoi les feuilles sont rouges en été, et pourquoi les citrouilles sont oranges lors de l'Halloween !

* rappelons que la lumière blanche produite par le Soleil est constituée en réalité de différentes ondes électromagnétique visibles, qui possèdent différentes longueurs d'ondes, et qui additionnées les unes aux autres donnent la lumière blanche.

Bibliographie :

David W. Lee and Kevin S. Gould. Why Leaves Turn Red: Pigments called anthocyanins probably protect leaves from lightdamage by direct shielding and by scavenging free radicals. American Scientist, Vol. 90, No. 6 (NOVEMBER-DECEMBER 2002), pp. 524-531

Hock-Eng Khoo, K. Nagendra Prasad, Kin-Weng Kong, Yueming Jiang and Amin Ismail. Carotenoids and Their Isomers: Color Pigments in Fruits and Vegetables. Molecules2011, 16, 1710-1738

Vie courte ou longue: question de stratégie?

January 30, 2015, 10:00 pm

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Une histoire de vie est le récit des évènements qui ponctuent l’existence d’un organisme, ainsi que leur place dans le temps, de sa naissance à sa mort. La très grande diversité des histoires de vie, illustrée par exemple par des durées de vie allant de quelques heures pour certaines bactéries, quelques jours chez certains insectes, à quelques milliers d’années pour certains arbres, est une source de nombreuses questions en biologie évolutive. Il existe également une variabilité au sein des espèces entre les populations ou même entre individus au sein des populations.

Espérance de vie relative des organismes (source: Biologie Evolutive de Thomas et ses collaborateurs)

Cette histoire est le fruit d’évènements fortuits et aussi d’un certain nombre de décisions structurant cette histoire. Les décisions sont les priorités données par les organismes, à différents stades de leur vie, à leurs traits d’histoire de vie. Les traits d’histoire de vie sont les traits biologiques qui contribuent à la valeur sélective (appelée fitness en anglais, cette expression fait référence à la contribution moyenne d’un organisme aux générations ultérieures) et en particulier à ses composantes fondamentales que sont la survie et la reproduction. Ses composantes sont illustrées par plusieurs caractéristiques des organismes. La survie pourra être vue comme l’espérance de vie moyenne à la naissance ou à maturité, ou encore la durée de vie maximale. Et pour avoir une idée de la capacité de reproduction, on peut utiliser l’âge à maturité, le nombre d’évènements de reproduction, le nombre de petits lors de la première reproduction, le nombre d’évènements de reproduction par saison, le nombre de petits qui survivent, etc. La taille est souvent un autre trait essentiel à prendre en compte, comme par exemple, la taille à la naissance, la taille à maturité, la taille adulte, ou encore la taille maximale. Les traits d’histoire de vie peuvent être très variables d’une espèce à l’autre malgré leur proximité phylogénétique.

La variabilité de n’importe quel trait d’histoire de vie, comme la durée de vie par exemple, peut être à l’origine de l’adaptation plus ou moins forte d’une population ou d’une espèce à son environnement, allant même jusqu’à leur évolution suite à un changement assez important dans les conditions de vie des organismes. Chez les guppies (encore un « poisson » !), la variabilité observée actuellement pour certains traits est telle que la vitesse d’évolution est 7 fois plus rapide aujourd’hui que chez les organismes fossiles apparentés.

Les guppies d'aujourd'hui c'est plus ce que c'étaient!!! (source photo)

Il y a quelques minutes, je vous parlais de décisions qui allaient structurer l’histoire de vie. Ces décisions répondent à des questions du type « Dois-je commencer à me reproduire ? Quelle ressource énergétique dois-je investir dans cet évènement de reproduction ? A combien de petits dois-je donner naissance ? ». Les réponses à ces questions dépendent d’un vaste jeu de contraintes physiologiques et phylogénétiques (c’est-à-dire en lien avec le fonctionnement de l’organisme et avec son origine évolutive), dont la principale est la limitation des ressources disponibles pour un organisme.  Ça signifie que le choix d’avantager tel ou tel trait d’histoire de vie est lié au partage de la ressource entre différents traits : on parle alors d’allocation des ressources. Par exemple, un organisme qui va utiliser toute son énergie pour faire beaucoup de petits, aura alors moins de « force » pour survivre très longtemps. Une autre contrainte essentielle est celle de l’âge des individus, car un juvénile, un adulte et un organisme vieillissant ne feront pas les mêmes choix concernant leur survie. Un adulte qui a déjà engendré plusieurs fois des jeunes a moins d’intérêt à se reproduire encore qu’un individu tout juste mature. Avec toutes les contraintes qui se présentent à eux, dont la quantité de ressources, la phylogénie et l’âge font partie, les organismes et les espèces ont développé des stratégies pour croitre et se maintenir.

Les stratégies r-K

Si on peut imaginer une infinité de combinaison de traits d’histoire de vie, les études expérimentales montrent qu’en fait la diversité des combinaisons est limitée, à cause des processus évolutifs qui ont affecté les espèces pendant de nombreuses générations. Les chercheurs se sont rendu compte que certains traits vont avoir une forte tendance à varier simultanément. A la suite des travaux de Stearns dans les années 70, ces co-variations de traits d’histoire de vie ont été appelées stratégies biodémographiques parce que ça concerne les traits biologiques (la taille ou la couleur par exemple) et les traits démographiques (la survie et la reproduction). Un des principaux axes de variation des stratégies biodémographiques est l’axe « r-K ». Ces stratégies se distinguent principalement par le taux de renouvellement des espèces ou temps de génération. Le taux de renouvellement des espèces correspond à l’efficacité d’une espèce à se maintenir en produisant une génération supplémentaire. Le temps de génération est l’extension de cette notion aux communautés, aux populations ou aux individus et correspond au temps nécessaire à un organisme qui vient de naître pour créer une nouvelle génération. A un des extrêmes de notre axe des stratégies, il y a les rapides, nommés stratégistes r. Ce sont les organismes qui vont être matures précocement et se reproduire pour la première fois à un âge jeune. On leur attribue aussi une fertilité particulièrement débordante. Point négatif, leur survie va en pâtir. Etant donné un investissement important des ressources dans la création de la génération suivante, il reste peu de réserves énergétiques pour assurer la survie de l’individu reproducteur très longtemps. A l’autre bout de la lorgnette des stratégies, on trouve les lents, qui appartiennent au groupe des stratégistes K. Ceux-là ne vont être aptes à se reproduire qu’assez tardivement. Ils vont produire des petits avec beaucoup de parcimonie mais contrairement aux stratégistes r, ils ont une espérance de vie plus importante, étant donné une dépense énergétique plus faible dans la reproduction. La plupart des taxons sont sensibles à cet axe de stratégies biodémographiques et le temps de génération d’une espèce est un bon indicateur de sa position sur l’axe. Et pour une position donnée sur le gradient r-K, différentes stratégies démographiques sont encore possibles concernant l’investissement dans la première reproduction, la durée de la vie reproductive, la qualité et la quantité des progénitures (la taille et le nombre), etc.

Des chercheurs ont aussi noté que pour un type d’organismes (les plantes, les insectes, les oiseaux, les mammifères, les « reptiles », les « poissons »), la position le long du gradient r-K est fortement lié à la taille de l’espèce. Les espèces à fort taux de renouvellement (ou temps de génération court) sont presque toujours de plus petite taille que les espèces à faible taux de renouvellement (ou temps de génération long). Cette contrainte de taille dans les stratégies démographiques est appelée l’allométrie.  

Maintenant que vous connaissez la théorie, on va voir ce qu’il en est dans la pratique. 

Chez les oiseaux, le vautour moine s’oppose au moineau domestique (vous avez jusqu’à la fin du paragraphe pour deviner qui joue la stratégie r et qui joue la stratégie K).

Je vous laisse deviner qui est le vautour et qui est le moineau... si vous n'êtes pas inspiré, la réponse en chiffres est un peu plus bas!

Le premier est l’un des plus grands oiseaux connus avec une envergure allant de 2,65m à 2,85m et une hauteur de 100 à 110 cm. L’adulte est sexuellement mature vers 4 ou 5 ans et même si certains couples se forment à l’âge de deux ans, il est très rare de voir une reproduction couronnée de succès avant l’âge de 4 ans. L’unique œuf pondu par la femelle entre février et mars est couvé alternativement par le mâle et la femelle pendant 55 jours. Le poussin sort du nid au bout de 110 à 120 jours mais il sera encore nourri par les parents quelques semaines. L’espérance de vie moyenne du vautour moine est de 30 à 40 ans, voire plus dans certains cas. Le moineau domestique, lui, a une envergure de 32cm et une hauteur de 16 cm en moyenne. Il est sexuellement mature dès la saison de reproduction suivant sa naissance et peut parfois tenter de se reproduire dès ce moment. A chaque évènement de reproduction, la femelle pond trois à huit œufs qui seront couvés de 14 à 17 jours. Vingt jours après l’éclosion, les jeunes peuvent quitter le nid permettant ainsi aux parents de nicher à nouveau. Trois à quatre évènements de reproduction ont lieu à chaque saison de reproduction. Le moineau domestique a une durée de vie maximale de 13 ans. Si vous n’avez pas encore trouvé qui a adopté quelle stratégie, voilà la réponse : le vautour a un cycle de vie beaucoup plus lent, il est mature tardivement, et survit plus longuement, il est donc stratégiste K. En revanche, le moineau est mature très rapidement et produit de multiples descendants à chaque saison de reproduction tout en ayant une espérance de vie plus courte, il est donc stratégiste r.  

Chez les mammifères, les deux extrêmes de l’axe r-K sont la souris et la baleine bleue.

La baleine et la souris... ça pourrait être un titre pour une fable de La Fontaine. Si si, je vous promets, elle est là la souris. Là... en tout petit... et bien oui, mis à l'échelle de la baleine, ça ressemble à rien la souris. Finalement, elle fait plus beaucoup peur à personne.

La souris adulte mesure entre 7,5 et 10 cm pour un poids qui va de 21g à 60g pour les plus grosses femelles. La maturité sexuelle est atteinte vers l’âge de cinq à six semaines (45 jours pour les mâles et 40 à 45 jours pour les femelles). Une femelle peut mettre au monde de 5 à 15 portées par an avec 5 à 12 petits par portée (18 au maximum). La durée de gestation est de 18 à 21 jours et la femelle peut entamer une nouvelle gestation toutes les six semaines. Le sevrage des petits se fait au bout de trois semaines d’allaitement. La souris commune a une espérance de vie de deux à trois ans maximum. En parallèle la baleine bleue mesure entre 20 et 30m et pèse 170 tonnes en moyenne. La maturité sexuelle est atteinte entre 5 et 15 ans et les femelles donnent naissance à un baleineau un fois tous les deux à trois ans après une gestation de dix à douze mois. Le sevrage a lieu après sept à neuf mois. La longévité minimale estimée des baleines est de 80 ans dans des conditions naturelles bien que le plus long enregistrement soit de 34 ans seulement. Avec toutes ces infos et l’exemple sur les oiseaux, c’est un jeu d’enfant maintenant de savoir qui se situe où sur l’axe r-K ! Comme le vautour, la baleine a un cycle de développement beaucoup plus lent et investit énormément dans la survie, elle emploie donc la stratégie K alors que la souris qui produit énormément de descendants très rapidement adopte la stratégie r.

Une classification pas toujours aussi nette !

Les exemples que je viens de vous donner sont flagrants car extrêmes. Mais ne soyez pas dupes, il n’est pas toujours aussi facile de classer les espèces dans l’une ou l’autre des catégories. Par exemple, le chêne, qui est mature vers 40 ans et a une espérance de vie moyenne très très longue – entre 400 et 500 ans, voire même jusqu’à 800 ans – va produire des centaines de descendants chaque année.

Nos bons vieux chênes européens sont parmi les plus vieux du monde, ici c'est en Suisse (source photo)

Où le classeriez-vous si vous étiez un expert du domaine ? Généralement les arbres et les « poissons » produisent et dispersent des quantités énormes de rejetons, dont très peu pourront effectivement se reproduire sans que cela soit incompatible avec l'existence et même la domination locale d'individus très âgés. La stabilité de l’environnement reste très relative et n’est pas perçue de la même façon selon le stade de développement : l'espace où s'exerce l'approvisionnement en ressources et la vie d'un arbre peut être stable (les quelques mètres cubes de volume où se sont développés les racines) alors que l'espace où s'exerce sa fonction reproductive peut s’avérer être beaucoup plus étendu et beaucoup plus aléatoire (une forêt entière, voire plus). Comme la réponse n’est pas des plus évidentes, les espèces peuvent être comparées entre elles et on préférera parler des organismes relativement les uns aux autres. Le temps nécessaire au développement et à l’aboutissement d’un cycle de vie est tout relatif à l’espèce. Un très bon exemple, qui va vous changer de toutes les bêtes classiques dont j’ai parlé, est les gastrotriches d’eau douce.

Vous vous souvenez des gastrotriches? C'est Nicobola qui vous en parlait ici. (source photo)

Ils sont classés comme ayant une stratégie r à cause d’une production allant jusqu’à 1 oeuf tous les deux jours et une vie longue de deux à trois semaines seulement. Mais ils ne produisent qu’un œuf à la fois (comme les baleines du coup !). L’impression qu’ils se reproduisent beaucoup et rapidement est liée à leur taille microscopique (100µm). Mais si on rapportait la production à la surface et à la longévité du spécimen (on estimerait alors un flux de transfert d’énergie !!!), on se rendrait peut-être compte que ces petites bestioles investissent à peu près autant d’énergie dans la reproduction que nos belles baleines bleues.

Il faut donc faire attention à distinguer perception du temps et temps vécu. Et bien que la vie du papillon nous paraisse bien courte à nous, le papillon lui-même doit certainement en avoir la même perception qu’un éléphant pour sa propre durée de vie.

Quelques références:

Pour une définition plus détaillée des traits d’histoire de vie, je vous conseille les deux articles de Stearns : “Life history tactics : a review of the ideas” (Quaterly Review of Biology, 1976) et “Evolution of life history traits – Critique of theory and a review of data” (Annual Review of Ecology and Systematics, 1977)

Pour les guppies, vous trouverez les infos en lisant “Evaluation of the rate of evolution in natural population of guppies (Poecilia reticulata) ” de Reznick et ses collaborateurs (Science, 1997)

Et pour vous faire une idée plus globale des théories évolutives et des stratégies employées par les organismes, vous pouvez jeter un œil au livre Biologie évolutive, de Thomas, Lefèvre et Raymond aux éditions deBoeck.

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Ceux qui promenaient des mantes en laisse

February 9, 2015, 1:24 am

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Si les chimistes sont souvent dépeints par l’imaginaire collectif comme des savants fous aux allures excentriques, les biologistes ne sont pas non plus en reste quand il s’agit de faire preuve d’extravagance et de déployer leur plus grande imagination pour monter des expériences nouvelles. Ainsi, c’est tout naturellement qu’une équipe argentine vient de publier un article où il est question de mantes religieuses, droguées au dioxyde de carbone, et amenées au bout d’une laisse auprès de congénères passablement cannibales pour titiller leur agressivité…

Depuis toujours, les mantes ont passionné les gens pour la fâcheuse tendance des femelles à dévorer monsieur vivant au milieu même des ébats. Ce cannibalisme sexuel est bien sûr également une grande source d’inspiration chez les scientifiques : pourquoi la sélection naturelle reste-t-elle si stoïque face au tragique destin de ces pauvres mâles ? Ce n’est tout de même pas très pratique de se faire arracher la tête pour les futures reproductions… 

Chez les mantes, la femelle entreprend de dévorer son partenaire dans 30% des accouplements. Se faire arracher la tête n’empêche pas le corps du mâle de continuer le transfert de sperme, ce qui explique en partie que ce comportement n’ait pas été balayé par la sélection naturelle (Source)

Les études montrent que les mâles se font croquer à peu près une fois sur trois. Pas négligeable donc. Certes, il pourrait y avoir des avantages sélectifs pour le mâle à se faire manger, notamment un apport nutritif fichtrement conséquent pour la femelle, et donc pour ses futures jeunes. En dépit de cela, les mâles ne sont pas tout à fait résignés à donner de leur chair, surtout quand ils peuvent espérer s’accoupler avec une autre femelle avant de rendre l’âme, et ils tentent quand même quelques subterfuges pour contrer l’appétit sexuel de madame.

Pas fous, les mâles vont montrer une préférence très nette pour des femelles en bonne condition corporelle. Autrement dit, des femelles qui ne paraissent pas avoir jeûné depuis des jours…  Ils vont aussi être plus attirés par des femelles qu’ils auront vues au préalable croquer une proie. Il y a même eu des observations de mâles qui, l’air de rien, se glissent discrètement sur la femelle au moment où celle-ci est en plein repas.

Une autre stratégie du mâle, outre préférer les femelles qui n’ont pas besoin d’un casse-croute, pourrait être d’éviter les dames trop agressives. C’est sur cette hypothèse que s’est penchée l’équipe de chercheurs argentins. 

Chez les mantes, les partenaires se prennent la tête de manière littérale et bien plus radicale que chez nous (Source)

Le protocole est assez original. Comment faire en sorte qu’un mâle puisse exprimer une préférence devant le niveau d’agressivité de la femelle ? Plusieurs ingrédients sont nécessaires : un mâle bien sûr, deux femelles dont l’une doit être plus agressive que l’autre, et un évènement permettant au mâle de juger de l’agressivité des prétendantes. Tout ça est beaucoup plus facile à dire qu’à faire, surtout si on veut éviter que les femelles ne croquent tout le monde.

Première étape : choisir des femelles qui se ressemblent. On ne voudrait pas que le mâle mise sur la plus petite, ou la plus maigre… Les mantes sont alors droguées au dioxyde de carbone, le temps de les mesurer et les peser en toute tranquillité, et elles sont rangées par paires. Deuxième étape, présenter les femelles au mâle en faisant en sorte que seul ce dernier puisse choisir sa partenaire. Les deux prétendantes se retrouvent donc attachées à chaque coin du dispositif par une tige scotchée derrière leur tête. Le mâle, lui, est libre en face d’elles, et peut choisir de s’approcher de l’une ou de l’autre. Troisième étape : faire en sorte qu’une des deux femelles exprime des comportements agressifs, mais pas l’autre. Et le tout devant le mâle, mais sans le croquer. Un deuxième mâle est donc introduit dans le dispositif : il servira de victime. Attaché lui aussi au bout d’une laisse, il est amené par les chercheurs successivement à côté de chaque femelle. Pour l’agressivité, les deux femelles ont été affamées pendant 5 jours. Elles sont au taquet. Mais pour que l’une des deux reste sage ? Un petit coup de CO2 supplémentaire, et elle se tiendra tranquille. Notre mâle focal a donc devant lui une femelle affamée mais amorphe, et une autre qui tente tant bien que mal de happer ce bout de viande sur pattes, accessoirement un de ses congénères, qui est tracté près d’elle de manière régulière. Tout ça peut paraitre bien barbare, mais les chercheurs prennent soin de signaler que les individus ont été habitués à leur longe avant l’expérience, et qu’ils ont pris garde à ce que les mâles victimes ne se fassent pas attraper par les femelles (précision est tout de même faite que le mâle s’est fait attraper les antennes plusieurs fois, ce qui n’est pas du tout traumatisant…). 

Dispositif expérimental, d'après Scardamaglia et al. (2015). Le mâle focal peut s'orienter librement vers l'une des deux femelles, stimulées par le mâle "victime".

Après ce petit manège pour montrer au mâle focal qu’une femelle est fichtrement agressive par rapport à l’autre, les chercheurs laissent donc le mâle seul avec ses prétendantes, pour qu’il puisse réfléchir et prendre sa décision. Et vu l’enjeu (éviter la décapitation…), la décision peut être longue… Très longue… Et le test peut ainsi s’étendre sur une période de 11h. Heureusement, des caméras capturent le tout, question d’intimité pour les bestioles : pas question d’interférer dans leur comportement. Et puis c’est souvent plus pratique pour les chercheurs, surtout pour des longues expériences.

Les mantes ne forment pas d’associations en dehors de la reproduction. Pour la femelle, le mâle ne constitue qu’une réserve de sperme, et parfois de viande, qui vient volontairement à sa rencontre pour lui offrir tout ça ! (Source)

Alors, suicidaires ces mâles ? Eh bien non, à l’unanimité, et de manière très nette, les mâles vont passer un temps considérablement plus long à tenter d’approcher la femelle non-agressive. Un résultat qui peut nous paraître absolument évident mais qui demandait pourtant bien vérification : en dépit du coût évident à perdre la tête, un partenaire agressif peut être avantageux. Cela pourrait être preuve de bonne santé (il faut de l’énergie pour être agressif !). Et puis rappelez-vous une expérience dont je vous avais parlé (par ici) : chez une espèce de cichlidé dont la défense du territoire et de la progéniture est nécessaire, et malgré un cannibalisme fréquemment observé même au sein du couple, la femelle (chacun son tour de choisir) va préférer les partenaires les plus agressifs. Un exemple qui est loin de convaincre nos mâles mantes, chez qui les femelles se contentent de pondre sans apporter le moindre soin parental par la suite. En revanche, certains mâles d’insectes et araignées sont connus pour offrir à leur dame un cadeau nuptial, une proie pour amadouer la femelle. L’hypothèse a été plusieurs fois évoquée que, dans certains cas, une telle offrande pourrait protéger les mâles face à des femelles potentiellement cannibales, en reportant leur appétit sur une proie plutôt que leur propre tête !

Bibliographie 

 

Scardamaglia, R.C., Fosacheca, S. & Pompolio, L. 2015. Sexual conflict in a sexually cannibalistic praying mantid: males prefer low-risk females. Animal Behaviour, 99, 9-14.

Sophie Labaude

A l’école des embryons : connaitre ses ennemis avant de naitre

March 16, 2015, 12:29 pm

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La grande barrière de corail. Ce nom nous évoque un endroit magique, grouillant de vie, où des espèces animales et végétales de toutes les couleurs et aux formes les plus extravagantes se meuvent dans un ballet poétique et apaisant. Pourtant, au cœur de cet éden, les lois de la nature sont aussi de mise. Tout n’est pas que quiétude, les habitants de cette étrange forêt doivent faire face à des menaces.

 

Les barrières de corail sont l’équivalent marin des forêt tropicales, une explosion de vie d’une infinie richesse (Source)

Rappelez-vous ces images saisissantes. Un couple de poissons-clowns, une anémone en guise de maison, et des rejetons par milliers qui sont déjà chouchoutés alors qu’ils sont encore dans les œufs. Soudain, une ombre… Un prédateur surgit, dévore la famille, ne laissant qu’un œuf et le papa complètement désœuvré. A l’éclosion, ce père attentif emmène Némo, son fils unique, à l’école de la mer où il va pouvoir apprendre à reconnaitre et éviter les monstres sanguinaires qui ont dévoré sa famille. Et bien que la scène découle de l’imagination débordante des scénaristes de Pixar, tout n’est pas complètement improbable. Car des chercheurs australiens viennent tout juste de mettre en évidence que les bébés poissons-clowns étaient capables d’apprendre à reconnaitre leur prédateurs. Mais mieux que Némo, ils le font avant d’être sortis de leur œuf ! 

Après que le reste de la famille se soit fait croqué sous ses yeux, Marins, le papa de Némo, est particulièrement soucieux de la sécurité de son fils ! (Source)

Depuis longtemps, on sait qu’un animal attaqué va libérer des substances chimiques, et que ces substances vont être utilisées par les autres animaux comme des signaux d’alarmes. Les chercheurs pensent que ces substances auraient pour rôle de base une fonction immunitaire, puis qu’elles auraient été utilisées secondairement en tant que signaux d’alarme. Ainsi, en détectant ces signaux, un individu pourrait avoir connaissance de la présence d’un prédateur sur les lieux, et décamper fissa avant de lui aussi se faire croquer. Sauf que quand il n’y a pas d’autre victime autour pour fournir les signaux d’alarme, il vaut tout de même mieux se carapater avant de devenir la source de ces signaux ! Si le prédateur n’est pas visible, une alternative serait de réagir… à son odeur. 

Comme l’odeur de prédateur est très variable selon son espèce, sa reconnaissance, contrairement à celle des signaux d’alarme, n’est pas souvent innée : les individus doivent apprendre à la reconnaitre. Ainsi, en observant ses congénères se faire dévorer, ou en les observant paniquer, beaucoup d’animaux apprennent à associer l’odeur du prédateur avec l’idée de menace. Dans le monde corallien, connaitre l’odeur de ses ennemis permet de choisir son habitat en limitant les risques de se faire grignoter. 

Pseudochromis fuscus est l’un des prédateurs des œufs et jeunes poissons clowns. Il a été utilisé dans cette étude pour fournir son odeur (Source)

En revenant à notre famille (ou ce qu’il en reste) de poissons-clowns, on comprend bien que les rejetons risquent de devoir rencontrer des prédateurs très tôt dans leur vie. En partant de ce principe, une équipe de chercheurs travaillant en Australie a voulu savoir si les embryons avaient déjà les capacités de réagir aux signaux d’alarme, mais aussi d’apprendre à reconnaitre leurs prédateurs.

Après avoir substitué leur ponte à des parents poissons-clowns, ils ont exposé les œufs aux fameux signaux d’alarme. Pour les obtenir, ils ont simplement écrasé les œufs de quelques-uns de leurs frères et sœurs… Pour rendre compte de la réaction des embryons, ils ont mesuré le rythme cardiaque, qui montre chez de nombreuses espèces de poissons une corrélation avec la réponse anti-prédateur. Le résultat est pour le moins impressionnant : les embryons sont tout à fait capables de réagir aux signaux d’alarme pas plus tard que 6 jours après la fertilisation ! Et même si les larves sortent de l’œuf une poignée de jours plus tard, à cette échelle, ce sont encore des embryons qui n’ont pas fini d’être formés.

 

Résumé schématique du test d'apprentissage. Sans association avec le signal d'alarme, l'odeur de prédateur provoque une réaction due à la nouveauté, qui disparait avec le temps.

Pour tester leur capacité d’apprentissage, les chercheurs ont plongé les embryons dans de l’eau propre, ou contenant de l’odeur de prédateur, avec ou non le signal d’alarme. Le lendemain, tous les embryons ont subi un ajout d’odeur de prédateur (voir schéma ci-dessus). Hé bien exactement comme les chiens de Pavlov associaient le son de la cloche à l’arrivée de la nourriture, nos embryons apprennent à associer l’odeur de prédateur à une menace imminente ! Les embryons qui ont été plongés dans une eau avec le signal d’alarme couplé à l’odeur de prédateur réagissaient ensuite, par association, à la seule odeur de prédateur. Mieux encore : leur réaction était de la même intensité que celle qu’ils avaient eu au contact du signal d’alarme. De leur côté, ceux qui avaient été exposés simplement à l’odeur de prédateur ou à de l’eau de mer n’avaient qu’une réaction limitée due à l’introduction d’une odeur étrangère, réaction qui disparaissait donc le jour suivant. Les embryons de poissons-clowns sont donc non seulement capables de développer un système olfactif fonctionnel très tôt, mais peuvent également utiliser ce dernier dans un processus d’apprentissage qui pourrait plus tard leur sauver la vie ! 

Les poissons clowns sont connus pour être fidèles aux espèces d’anémones dans lesquels ils ont grandi. Cette capacité pourrait elle aussi découler d’un apprentissage olfactif de leur environnement natal. Quant à la reconnaissance des prédateurs, elle est bien pratiques quand ils quittent le nid familiale et doivent se choisir une nouvelle place pour vivre : tant qu’à faire, autant qu’elle soit dépourvue de prédateurs ! 

Amphiprion melanopus, le modèle de cette étude (Source)

Bibliographie 

Atherton, J.A. & McCornick, M.I. 2015. Active in the sac: damselfish embryos use innate recognition of odours to learn predation risk before hatching. Animal Behaviour, 103, 1-6. 

Sophie Labaude

Avez-vous déjà vu un ver zombie pénis non-nain mangeur d’os de baleines (avec aussi une histoire de harem) ?

March 27, 2015, 7:09 am

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Rencontre avec l’étrange Osedax

Derrière ce titre un peu brouillon se cache une histoire bien particulière. Laissez-moi déjà vous faire une introduction sur Osedax, notre protagoniste. Osedax est un « ver siboglinide », découvert en 2002, vivant dans les ossements de baleines mortes et se nourrissant de ces os. Mais le plus incroyable dans tout ça ? C’est qu’ils n’ont pas de bouche ni d’appareil digestif ! Comment diable font donc ces vers pour manger des os s’ils n’ont même pas une mâchoire digne d’une hyène ? Ils y vont en douceur, en dissolvant les os grâce à de l’acide. Soit, ils dissolvent les os, mais après, on peut penser qu’il faut bien les absorber avec un système digestif, ces os ! Et bien il se trouve qu’Osedax fait partie d’un des groupes de vers les plus bizarres, ces fameux « Sibloglinidae ». Je les ai mentionnés dans un article précédent (histoires de phylogénie animale). Pour rappel, les Sibloglinidae sont des vers vivant très souvent dans les profondeurs. Ces animaux n’ont pas de système digestif mais un « trophosome », un organe rempli de bactéries symbiotiques. Si, en général, les animaux sont maîtres dans l’art d’explorer de nombreuses formes lors de leur évolution, ils sont relativement (très) limités quand il s’agit d’exploiter leur environnement chimique. A l’inverse, les bactéries sont des virtuoses dans ce domaine et peuvent aisément tirer de l’énergie d’à peu près n’importe quoi : les minéraux, le souffre et même l’oxygène et la lumière (ce sont d’ailleurs d’anciennes bactéries très modifiées qui assurent ces fonctions dans nos propres cellules pour l’oxygène, ou pour la lumière, chez les plantes). Les siboglinides quant à eux sont des virtuoses dans l’utilisation de bactéries pour digérer et/ou utiliser par exemple le sulfure d’hydrogène des sources hydrothermales profondes, le bois coulé, et dans le cas d’Osedax les ossements. Utiliser des bactéries plutôt qu’un encombrant appareil digestif semble donc être une stratégie avantageuse pour les siboglinides qui prospèrent pépères là où très peu d’autres animaux y arrivent. Cette stratégie écologique particulière par rapport aux autres animaux s’accompagne d’un changement extrême de morphologie (à moins que ce soit l’inverse, bref). 

Des vers Siboglinides « connus » : Riftia, colonisant les sources hydrothermales abyssales. Source: vers bien au chaud.

Mais pourquoi Osedax est-il si spécial ?

Les siboglinides appartiennent au groupe des annélides, des vers annelés dont j’ai parlé moult fois tant ils sont divers d’un point de vue écologique et évolutif (la plupart des articles que j’ai écrit sur ce blog les mentionnent, et surtout  j’y consacre évidement des articles détaillés sur mon autre blog : Annélides). Les siboglinides ont subi un des retournements de situation les plus importants en zoologie. Si vous ne vous en souvenez pas, y’a toujours cet article : histoires de phylogénie. Pour vous le rappeler brièvement, les annélides possèdent très généralement des segments, et avec chaque segment, il y a répétition des organes vitaux. Chez certains siboglinides, seule la partie arrière présente ces segments, la large majorité du corps n’étant apparemment qu’un segment géant unique. Cette morphologie a trompé les zoologistes qui ont mis des décennies pour trouver la partie segmentée et enfin réaliser que c’étaient des annélides. Le problème chez Osedax, c’est qu’il a carrément perdu son cul (sans anus hein, je vous rappelle qu’on n’a pas de système digestif dans la famille étrange des siboglinides), et donc cette partie segmentée ne se retrouve plus. Et à la place, notre ami peut se targuer d’avoir un étrange système rappelant des racines. Oui, un ver à racines ! Ces racines possèdent des bactéries et c’est là que la digestion et l’absorption de l’os va se produire. En se ramifiant, Osedax s’assure aussi d’augmenter le volume d’os sur lequel il va pouvoir se faire un gueuleton (sans gueule encore). 

Tout ça est bien beau, mais le titre promettait du pénis ! C’est quand qu’on y vient ?… Soyez encore un peu patients, d'abord, on va parler de harem !

Voilà enfin notre ami l’Osedax avec son système de racines. Source: belleOsedax.

Et des Osedax grignotant leur os. Source : les festin de l'Osedax.

Les femelles Osedax sont des coquines…

Bon, notre ver à racines, mangeur d’os de baleine et sans tube digestif est en plus impliqué dans une histoire de harem ? Ça commence à bien faire dans le bizarre. Lors de la première découverte de ce ver, seulement des femelles ont été trouvées (tous les individus matures avaient des œufs mais n’avaient pas de sperme). Mais les scientifiques n’ont cependant pas tardé à trouver le mâle, qui est tout petit et qui vis dans le long, chaud et agréable tube qui se situe autour de la femelle. Et pas seul le coquin ! On peut trouver plusieurs mâles dans un tube, formant ainsi ce fameux harem. Mais du coup le mâle il est nain comment ? Déjà il peut être très très nain quand même, jusqu’à 100 000 fois moins large que la femelle, un record ! Mais pour continuer dans le subtile et la délicatesse de l’Osedax, les mâles sont des bébés avec de gros testicules… Oui, ce sont des larves qui ont arrêté de se développer mais possèdent quand même des testicules lorsqu’ils sont à un stade morphologiquement juvénile, du moins juvénile chez les autres annélides. Pour résumer, une femelle Osedax, c’est un animal qui passe sa vie étalée dans sa propre bouffe, couverte de petits garçons précoces avec qui elle fornique quand elle en a envie (bravo l’anthropomorphisme hein !). Pas dure la vie d’une Osedax ! Pas dure ? Oui, une fois qu’on a trouvé un os à ronger ! Ce qui n’est pas chose facile, ce n’est pas comme si les squelettes de baleines couvraient les fonds océaniques (et ça ne risque pas d’aller en s’arrangeant) ! L’os de baleine est une ressource rare, un îlot perdu au milieu du vaste fond abyssal.

Il est supposé qu’en général dans le règne animal, les mâles nains se rencontrent chez les animaux qui forment de petites populations étalées et vivant sur des ressources rares. C’est exactement ce qu’on retrouve chez Osedax. Alors c’est quoi l’avantage ? Il est communément accepté que le facteur principal soit la compétition pour les ressources. Quand la bouffe est rare, autant que le mâle ne mange pas ce qui est déjà bien assez rare pour la femelle, et qu’il se concentre sur la reproduction. Mais est-ce si simple ? Si ça l’était, il faudrait plutôt avoir toujours des mâles nains, comme ça il y a bien plus de ressources ! Ben c’est que quand même, dans la plupart des cas, malgré ce qu’en dirait une hypothétique féministe extrémiste, le mâle ça peut servir (du moins évolutivement). Et avant de rentrer dans cette discussion, laissez-moi enfin vous parler de pénis.

Illustration montrant le mâle nain (dwarf male) d’Osedax (avec quelques détails sur sa morphologie) . Source : la vie de l'Osedax.

Et la nouveauté dans tout ça ?

Ah enfin ! Récemment, juste avant Noël 2014, une nouvelle espèce d’Osedax a été décrite. Ce n’est plus tellement chose rare, 10 espèces ont été décrites depuis leur découverte. Forcément, quand on sait où chercher, on trouve. On en trouve tellement que des traces fossiles d’Osedax ont même été mises en évidence dans des ossements d’oiseaux marins éteints ! Mais la star de cet article, cette toute dernière espèce décrite, s’appelle Osedax priapus, « priapus » en référence à Priapos le Dieu grecque, personnification de la procréation et du phallus. Ce nom fait ici référence à une particularité du mâle. La femelle d’Osedax priapus, elle, a tout ce qu’il y a de plus normal pour une femelle Osedax, elle est juste plus petite que la moyenne. Tout ce qu’il y a de plus normal ? Presque : elle n’a pas de harem. Ennuyeux, non ? Ben c’est parce qu’elle ne pourrait pas contenir de mâles dans son tube, ces derniers n’étant pas nains ! Bon sang, venons-en au fait : ce sont en quelque sorte eux même des pénis. Ils vivent dans leur propre tube (victoire contre l’oppression des femelles Osedax sur les mâles !) et s’étendent grandement pour pouvoir féconder les femelles voisines. Un des spécimens mesuré passe de 2mm contracté à 15mm décontracté. Un allongement par sept fois et demi, une bonne érection donc (pour les anglophones, je vous laisse penser à des jeux de mots : « boneeater worm », soyez créatifs). En fait, à part le coté très phallique de ce mâle, c’est un Osedax typique à première vue, très similaire à une femelle.

Le mâle d’Osedax priapus en vrai (oui oui c’est juste un ver, c’est l’histoire qui est intéressante !), d’après Greg Rouse. Source : le mâle pénis.

Et un dessin du mâle d’Osedax priapus avec des détails anatomiques. Source : dessine moi un Osedax.

Osedax priapus est-il juste une exception évolutive phallique ?

Et en réalité c’est la présence de ce mâle « géant » (proportionnellement aux mâles des autres espèces)  qui a fait de la description d’Osedax priapus une découverte intéressante, le caractère phallique de ce mâle y étant lié. Alors, qu’est-ce que ça a de si incroyable ? Ceux qui ont des habitudes en biologie évolutive diront simplement que l’ancêtre des Osedax devait présenter des mâles de taille normale, qu’Osedax priapus a gardé ce caractère, mais que dans l’ensemble des autres Osedax, les mâles sont devenus nains.  Et pour tester cette hypothèse intuitive, les auteurs ont produit une phylogénie, une classification évolutive, pour être sûr que les Osedax se divisaient d’un côté en Osedax priapus, et de l’autre, en l’ensemble des Osedax avec des mâles nains. Et bien ce n’est pas ce qu’ils ont conclus. Contrairement à ce à quoi on pouvait s’attendre, Osedax priapus s’est retrouvé en plein milieu de l’arbre des Osedax. Et ça signifie qu’un des ancêtres d’Osedax priapus avait bel et bien des mâles nains. 

En quoi est-ce incroyable ? Premièrement à un moment ou à un autre, un des ancêtres des Osedax avait des mâles de forme normale vu que c’est ce qu’on retrouve chez les autres siboglinides, la majorité des annélides et même des animaux…  Une fois cette « évidence » établie, on suppose donc que l’ancêtre des Osedax a « acquis » les mâles nains. Soit. Mais souvenez-vous, c’est un évènement drastique : le mâle ne se développe plus complètement, ce n’est qu’une larve (arrêtez les féministes extrêmes, je ne dis pas que les hommes sont des larves, en plus là c’est littéral). On pourrait donc s’attendre avec l’évolution que les gènes de développement responsables de la forme adulte du mâle, de par leur inutilisation au fil des générations, se dégradent (depuis Darwin, il est supposé qu’un organe inutilisé se dégrade, pas seulement parce qu’on ne l’utilise pas (lamarckisme), mais parce que la sélection naturelle n’agit plus dessus). Il semble donc impossible de revenir à un état précédent. Surtout que là on parle de passer d’un plan d’organisation à un autre, y’a quand même une métamorphose entre une larve et un adulte d’Osedax, ce qui implique un remaniement total du corps ! Cette idée de l’irréversibilité de l’évolution est appelée « loi de Dollo», qui stipule que statistiquement il est improbable que l’évolution puisse revenir en arrière. Mais là c’est le cas, alors on fait quoi ? La théorie de l’évolution c’est pourri ? On invite les créationnistes à venir boire un café à la fac ? Bien sûr que non, comme d’habitude ce n’est pas si simple. Premièrement seuls les mâles sont nains chez Osedax. Les femelles ont toujours leur « grande » taille avec tous leurs caractères.  Ces gènes sont donc toujours présents chez la femelle, suggérant qu’ils seraient seulement inactivés chez le mâle. Pensez-y, nous avons bien des tétons : c’est le même problème. Tout caractère présent chez la femelle l’est potentiellement chez le mâle pour peu que ces caractères ne soient pas sur un chromosome sexuel (or en plus, tous les animaux n’ont pas de chromosomes sexuels).

Les deux différentes possibilités de l’évolution de la forme/taille du mâle chez Osedax. Les implications sont discutées dans l’article. Les changements sont représentés par les flèches rouges, les mâles sont en bleu et les femelles sont en rouge (oui c’est cliché mais on parle de vers là !). Schéma réalisé par mes soins.

Et si tout cela n’était pas aussi tordu que ça en a l’air ?

Ok, très bien, pourquoi pas, mais quand même, pourquoi passer d’un mâle nain à un mâle de taille plus importante ? Si c’était avantageux d’avoir des mâles nains, pourquoi se trouer le c… ah non, y’en a pas… pourquoi s’embêter à revenir sur l’ancien plan d’organisation, aussi possible cela soit-il ? Ben j’ai fait mon cachotier et y’a quelques détails sur lesquels je n’ai pas assez insisté, voir pas mentionné du tout ! Premièrement les femelles d’Osedaxpriapus sont parmi les plus petites des Osedax. Ensuite même si ce ne sont pas des mâles nains à proprement parler (de pauvres larves), les mâles font quand même seulement un tiers de la taille de la femelle ! Ils sont donc petits (mais pas vraiment nains/larvaires !). Plusieurs explications, un peu toutes liées peuvent justifier cette évolution. Osedax priapus n’est trouvé que sur de petits os, il est possible que ce soit un spécialiste d’un environnement éphémère où une reproduction plus rapide serait avantageuse, d’où notamment une petite taille pour le mâle comme la femelle. De plus la taille réduite de ces vers permettrait une compétition moins importante entre mâles et femelles. Bref, je ne vais pas rentrer dans les détails et il vous reste à lire la publication originale. Aussi, pour encore nuancer cette affaire, oui le mâle ressemble à une femelle, mais quand même, pas tout à fait, et il garde des traces de son passé de larve. Déjà la taille toujours réduite, mais aussi la position de la vésicule séminale, où le sperme est gardé. Chez les mâles nains la vésicule séminale se trouve à l’avant de l’animal. Et bien chez le mâle d’Osedax priapus c’est aussi le cas. Ce qui est bien pratique lorsqu’on est un pénis géant enraciné et qu’on doit s’étendre de son trou pour féconder les demoiselles alentour ! Conséquence ? Au lieu des quatre tentacules (plus exactement palpes) antérieurs des femelles, les mâles n’en ont que deux, parce que vous comprenez, il en faut de la place pour leur bel organe ! En gros, le mâle d'Osedax priapus est contraint par son passé évolutif, on parle de contrainte phylogénétique.

Et une conclusion pour dire qu’on ne peut pas trop conclure…

Alors que nous apprend toute cette histoire ? Déjà que si vous avez été surpris par le mode de reproduction d’Osedax, c’est peut-être qu’on a pas l’habitude d’entendre ce genre de chose du côté des mammifère.. Mais aussi, et surtout, qu’en biologie évolutive il est dur de faire de bonnes règles et de prévoir ce qu’il va se passer. Une annélide normale, c’est un ver avec plein de segments, un tube digestif, des mâles et des femelles de même taille, souvent fouissant dans le sable ou la vase. Là on a un ver sans segments ni tube digestif, vivant dans des os et avec un mâle aux origines évolutives naines, mais qui se retrouve être bien plus grand que ses compères. L’étonnement premier de cette réversion évolutive (un mâle ancestralement nain, qui prend une taille « raisonnable ») s’estompe bien vite lorsqu’on étudie le problème en profondeur. Aussi incroyable que ce soit :

• génétiquement ce n’est pas impossible  
• le mâle reste un faux géant (un tiers de la femelle, elle même plus petite que la moyenne, et une paire de tentacules manquante)
• l’écologie, encore très inexplorée, des Osedaxpourrait nous expliquer plus en détails cette tendance évolutive.

Encore une fois, l’évolution des êtres vivants (et surtout des vers, juste parce que ils sont mes chouchous) nous réserve bien des surprises…

Pour finir, juste pour le fun ! L’expression « ver zombie » du titre vous a peut-être laissé perplexe, mais c’est simplement parce qu’ils mangent des os. Source : ver zombie.

Sources :

L’article original :

Rouse G. W., Wilson N. G., Worsaae K. et Vrjienhoek R. C. 2015. A dwarf male reversal in Bone-eating worms.Current biology, 236-241. 

La description originale du genre Osedax :

Rouse G. W., Goffredi S. K. et Vrjienhoek R. C. Bone-eating marine worms with dwarfmales.Science, 305, 668-671.

Un des bouquins qui discute des modalités évolutives de l’apparition des mâles nains :

Ghiselin M. T. 1974. The economy of nature and the evolution of sex. University of California press, Berkeley.

Et pour les Anglophones qui veulent aller plus loin :

Comment les Osedax mangent leurs os 

A propos d’unfossile d’Osedax mangeur d’os d’oiseaux 

Pour aller encore plus loin et pour montrer que les modes de reproduction chez les animaux sont très variés, il y a cette vidéo de dirty biology que vous avez probablement déjà vu: à quoi sert un pénis ?

Nicobola

C’est pas la taille qui compte : une histoire de petits vers méconnus

April 16, 2015, 4:46 am

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Au cours de mes recherches pour ma thèse, j’ai été amené à parcourir la littérature d’un certain nombre de groupes d’animaux. Ceux qui ont déjà lu certains de mes articles doivent bien avoir compris que ces animaux sont toujours bizarres ou méconnus. Dernièrement je suis tombé en fascination pour de tous petits animaux, les gastrotriches dont je vous ai parlé ici (histoire de vers microscopiques) ou là (les artistes minuscules). Certains gastrotriches ont plus spécialement attiré mon attention, un groupe appelé les Chaetonotida, ou chétonotides (prononcer kétonotides). Ce groupe est extrêmement commun. Pour l’anecdote le premier que j’ai vu (au microscope) je l’ai trouvé dans mon jardin en île de France. Ils vivent dans les milieux aquatiques ou humides et peuvent être extrêmement nombreux. La plupart des chétonotides se retrouve surtout dans les eaux douces, parfois en très grande concentration. Ils peuvent être minuscules, moins d’un dixième de millimètres pour certains, et sont souvent ornementés d’écailles et d’épines très complexes. Mais malgré leur omniprésence ils sont très peu étudiés. On ne connait quasiment rien de leurs écologie ou cycle de vie. La plupart des travaux sur ces animaux se sont limités à des descriptions taxonomiques (descriptions d’espèces) où à des travaux écologiques portant toujours sur la même espèce (Lepidodermella squamata) ou sur « Chaetonotus sp.», ce qui désigne plus ou moins la moitié des chétonotides… Heureusement quelques chercheurs se sont quand même penchés sur la biologie de ces animaux pas faciles à étudier (un dixième de millimètre, quand même, c’est difficile à manipuler !). Et comme on peut toujours s’y attendre avec les trucs peu étudiés, ils nous révèlent plein d’histoires rigolotes. 

Lepidodermella, le chétonotide « modèle ». Remarquez l’agencement des écailles ! (Source: gastrotriche top-modèle)

Alors déjà un gastrotriche chétonotide, c’est quoi, et comment ça vit ? Tous les gastrotriches ont une ciliation ventrale, des espèces de « poils » cellulaires qui, quand ils battent à l’unisson, créent un mouvement. C’est d’ailleurs pour ça qu’on les appelle des gastrotriches, du grecque « gastro » : ventre et « tricho » : poil. Les gastrotriches utilisent donc cette ciliation ventrale pour se déplacer en rampant au fond de l’eau, ou parfois, quand le « cœur » (inexistant) leur en dit, nager. Mais les gastrotriches ne bougent pas seulement grâce à leurs cils et ont aussi des muscles (malgré leur taille riquiqui). Leurs muscles les plus puissants sont présents dans leur pharynx, qui est un tube, et quand les muscles du pharynx vont se contracter, le volume à l’intérieur du pharynx va augmenter et l’eau va être aspirée. Ainsi ils vont se nourrir en « suçant » (aspirant) tout ce qui leur plait et qu’ils auront préalablement goûté avec leurs cils sensoriels faciaux. Jusque-là rien de bien impressionnant me direz-vous, vous aussi vous pouvez aspirer des trucs. Oui mais à ces dimensions l’eau ne se comporte plus comme le liquide que l’on connait mais plutôt comme de la mélasse super épaisse. Maintenant ouvrez un pot de miel, mettez-y la bouche, et aspirez ça comme vous le feriez avec un flan. Si vous y arrivez c’est probablement que vous avez des super pouvoirs de gastrotriches (essayez de nager avec vos poils maintenant pour confirmer ça). De cette manière nos minuscules chétonotides peuvent aspirer le contenu des cellules végétales qu’ils trouvent, voici une vidéo parlante :

Remarquez la précision et la « puissance » avec laquelle le gastrotriche absorbe sa nourriture. Si ce ne sont pas de vrais petits monstres…

Ok, une manière originale de se nourrir. Enfin pas tant que ça, des animaux suceurs avec un pharynx musculeux, il y en a beaucoup, je ne vais pas rentrer dans les détails (Nielsen 2003). Aussi, il semble que parfois les chétonotides aspirent une cellule sans la casser et se retrouvent avec une cellule vivante d’une euglène (un organisme unicellulaire commun en eau douce) qui se balade joyeusement dans leur intestin. Seulement voilà, un gastrotriche c’est petit, et une euglène, pour un truc qui n’est constitué que d’une cellule c’est gros, et du coup on a des gastrotriches à l’air pas très finnot qui se retrouvent avec une (voire même plusieurs !) euglène qui fait à peu près un dixième de leur taille dans le bide. L’euglène en plus a l’air de bien profiter de la vie dans cet environnement et ne se prive pas de mouvements. C’est un peu comme si vous promeniez avec un chat agité dans le ventre. Ces observations ont été faites très récemment et publiées seulement cette année, en 2015 (Kisielewska et al. 2015). Autant dire qu’au vu des connaissances faibles qu’on a des gastrotriches et des euglènes, ben on a encore moins idée de comment s’organise cette association. L’euglène est-elle un parasite ? Est-ce juste une « erreur » du gastrotriche (bien que ça ait été observé plusieurs fois) ? Simplement une proie longue à digérer ? Ou est-ce que les gastrotriches en tirent un quelconque avantage ? Aucune réponse n’est encore possible, et ce mystère reste à éclaircir.

La présence de trois euglènes encombrantes vivantes dans l’intestin d’un gastrotriche ! Source :  Kisielewska et al 2015.

Des mystères, des mystères, plein de mystères ! Mais ce n’est pas fini ! Quelles autres histoires les gastrotriches nous réservent-ils ? Au fond des eaux douces, dans la faune microscopique, il y a toute une clique de compères qui se balade. Un des grands compagnons du gastrotriche, c’est le rotifère. Plus précisément le bdelloïde. Sophie en a parlé ici (minuscules super-héroïnes) , et elle vous a expliqué que depuis plusieurs millions d’années, le bdelloïde se reproduit sans sexe. On n’a que des femelles clonales et aucun mâle ne semble exister. D’une les mâles n’ont jamais été trouvés, mais aussi, récemment, l’étude du génome d’un bdelloïde montre qu’il n’y a aucune trace de reproduction sexuée. Considérant la diversité du groupe et son âge évolutif, c’est un cas unique chez les animaux, les groupes à reproduction strictement asexuée sont souvent plus restreints que les bdelloïdes, qui sont omniprésents sur la Terre entière. Au même titre, pendant très longtemps, les mâles n’ont jamais été trouvés chez les chétonotides, et c’était écrit noir sur blanc dans les bouquins universitaires, là où l’on trouve les connaissances souvent gravées dans le marbre : « les chétonotides ne présentent que des femelles et se reproduisent de manière assexuée » (Hyman 1951). Après tout pourquoi pas, s’ils vivent dans le même milieu que les bdelloïdes, on peut penser que les même causes entraînent les même conséquences (mais il ne faut jamais penser ça en biologie évolutive, voyez la suite).

C’était sans compter sur nos faibles connaissances sur ce groupe. Car il y a de cela déjà quelques décennies, dans les années 80, des mâles ont été trouvés chez les chétonotides. Des mâles ? Ouais, enfin des mâles/femelles, des individus hermaphrodites, comme l’escargot. Des gastrotriches avec à la fois des œufs et du sperme. Mais alors comment se fait-il que les testicules des chétonotides nous aient échappés pendant plus de cent ans ? C’est que ces, petits, petits cachotiers n’en n’ont pas en permanence, et après cette découverte, leur cycle de vie a enfin pu être élucidé. L’espèce la plus étudiée est Lepidodermella squamata, un gastrotriche aux délicates écailles, pourtant élevé en culture pendant des décennies. Cependant un auteur fut surpris un jour de trouver des testicules dans ces animaux. Et après quelques études, il résolu enfin le mystère. Chaque Lepidodermella naît femelle. Puis elle va invariablement déposer quatre œufs issus d’une reproduction asexuée. Une fois cette tâche accomplie, madame va devenir un monsieur (tout en restant madame en même temps, vous me suivez ?) et va se voir pousser des testicules tout en gardant des œufs. La modalité de reproduction est encore inconnue (est-ce que les animaux s’accouplent ? Se fécondent eux même ? Qui sait, ce sperme ne sert peut-être à rien) ? Alors les gens ont commencé à se douter qu’il n’y avait pas que Lepidodermella qui faisait ça, à cause d’un certain nombre de mentions dans la littérature à propos de testicules dégénérés chez d’autres chétonotides. Puis un type, en 2001 (Weiss 2001), relativement récemment donc, a enfin décidé de chercher sérieusement des testicules chez les autres chétonotides, et Eurêka ! Il en a toujours trouvé chez toutes les espèces étudiées ! En gros c’était là, sous nos yeux, fallait juste chercher… Il y a de cela 15 ans, avant que cet auteur ne cherche vraiment des organes mâles, on n’avait donc aucune idée du cycle de vie de ces animaux omniprésents dans les milieux d’eau douce… Et permettez-moi de rajouter que ce mode de reproduction (parthénogenèse/reproduction asexuée obligatoire suivie d’un hermaphrodisme simultané c'est-à-dire mâle et femelle en même temps), semble être unique chez les animaux !

Ici la preuve de la présence simultanée de sperme et d’œufs chez un gastrotriche chétonotide (les flèches rouges indiquent le sperme et les bleues les œufs). Source : Weiss 2001.

Donc, les chétonotides sont petits et difficiles à étudier, si petits qu’on n’a compris leur sexualité que relativement tard. Soit. Mais à part le mode de vie d’un type d’organismes, il est bon de connaître la diversité du groupe auquel il appartient. Comme je vous l’ai dit les chétonotides possèdent de minuscules, nombreuses et parfois complexes écailles. Elles ne sont pas seulement complexes dans leur forme mais aussi dans leur organisation. Toutes les écailles ne sont pas identiques, et on va retrouver des écailles différentes sur le corps de l’animal. C’est important car cette organisation complexe des écailles ainsi que leur diversité, est le moyen le plus utile pour les scientifiques de reconnaître les différentes espèces de chétonotides. Jusqu’ici tout va bien, et avec un bon microscope il n’est pas difficile d’identifier un chétonotide. Seulement un problème a été soulevé lors d’une autre étude sur Lepidodermella (notre chétonotide « modèle »). En effet, la comparaison d’animaux clones (dont on était sûr qu’ils n’étaient pas le produit d’une reproduction sexuée) a montré qu’entre différents clones, on pouvait trouver de la variation dans l’organisation des écailles ! « Oui bon, y’a des variations entre jumeaux et c’est pas un drame » me direz-vous, mais chez Lepidodermella, le nombre de cellules est fixe. Pas de variation dans l’arrangement cellulaire possible donc ! C’est toujours le même nombre et arrangement d’un individu à l’autre.  Pire encore, cette variation entre écailles se retrouve aussi entre chaque côté de l’animal ! En gros cela signifie qu’il y a parfois une asymétrie entre les écailles d’un côté et de l’autre. Ce problème n’est pas anodin car les chétonotides sont déjà un « bordel  taxonomique ». En effet, une étude récente a montré que le genre Chaetonotus était tellement mal défini qu’on le retrouvait partout dans l’arbre évolutif des chétonotides (Kånneby et al. 2012). Pour faire simple, tout comme les poissons, « Chaetonotus n’existe pas ». Alors imaginez quelle dimension prend ce problème si on remarque que toute notre classification se basait sur un caractère qui varie entre individus génétiquement identiques… On peut apercevoir un énorme casse-tête taxonomique pointer le bout de son nez. Et pour des organismes si nombreux et omniprésents, ce n’est pas un problème anodin.

Illustration de l’asymétrie que l’on peut trouver sur les écailles ventrales de Lepidodermella au niveau des flèches. Source Amato et Weiss 1982.

Après ce petit tour des mystères qu’on trouve chez nos petits et adorables chétonotides, on comprend l’ampleur notre ignorance concernant la biodiversité qui nous entoure, et c’est bien la raison pour laquelle le sujet des « vers étranges » est intarissable. C’est là que se trouvent les derniers territoires inexplorés de la zoologie, et ils sont vastes. Ici c’était un aperçu très rapide de quelques problèmes qui existent avec les chétonotides, mais j’ai passé sous silence la moitié des gastrotriches : les « macrodasyides » ! Alors au final la question que l’on peut se poser est : est-ce parce qu’on ne les étudie pas que ces organismes nous cachent tant de mystères et qu’ils semblent si uniques, ou est-ce à l’inverse parce qu’ils sont uniques et si étranges, et donc qu’ils sont difficiles à étudier, qu’on ne les connait pas ? Comme souvent en biologie, la réponse se trouve probablement quelque part entre les deux.

Pour finir deux photos de jolis gastrotriches chétonotides semi planctoniques un peu moins communs que ceux qu’on a l’habitude de voir, parce que les photos de publis en noir et blanc, ben c’est pas joli ! Donc en haut Neogossea voigti et en bas, Stylochaeta fusiformis. Si vous voulez d’autres photos allez voir ici, sur le site de cet habile photographe : photographe patient.

Et la bibliographie :

Sur le pharynx suceur (notamment chez les animaux en général) :

-Nielsen C. 2013. The triradiate sucking pharynx in animal phylogeny. Invertebrate Zoology, 132(1), 1-13.

Sur les Euglènes :

-Kisielewska G., Kolicka M. et Zawierucha K. 2015. Prey or parasite? The first observations of live Euglenida in the intestine of Gastrotricha. European Journal of Protistology 51, 138–141.

Sur les Gastrotriches hermaphrodites :

-Hummon M. R. 1986. Reproduction and Sexual Development in a Fresh-Water Gastrotrich. 4. Life History Traits and the Possibility of Sexual Reproduction. Transactions of the American Microscopical Society,  105(2), 97-109.

-Hyman L. H. 1951. The Invertebrates: Acanthocephala, Aschelminthes and Entoprocta, The pseudocoelomate Bilateria, Volume II. 

-Weiss M. J. 2001. Widespread Hermaphroditism in Freshwater Gastrotrichs. Invertebrate Biology, 120(4),308-341.

Sur les écailles et la taxonomie tordue :

-Amato A. J. et Weiss M. R. 1982. Developmental Flexibility in the Cuticular Pattern of a Cell-Constant Organism, Lepidodermella squammata (Gastrotricha). Transactions of the American Microscopical Society, 101(3), 229-240.

-Kånneby T., Todaro M. A. et Jondelius U. 2012. Phylogeny of Chaetonotidae and other Paucitubulatina (Gastrotricha: Chaetonotida) and the colonization of aquatic ecosystems. Zoologica scripta, 42(1), 88–105.

Nicobola

Entourloupes naturalistes : les flamants

April 27, 2015, 6:41 am

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Ceci n’est pas un flamant rose. Dans cette série d’articles justement bien nommée « entourloupes naturalistes », je vous propose de découvrir la vérité sur des animaux que l’on confond trop souvent, au grand dam des passionnés ou initiés qui connaissent la vérité.

Un flamant pas rose ?

Vos yeux ne vous trompent pas, la photo ci-dessus représente bien un flamant, et sa belle couleur rose ne fait aucun doute. Si c’est donc bien un flamant qui est rose, ce n’est pourtant pas un flamant rose. Avant de vous faire tourner en bourrique plus longtemps, voici deux choses que vous devez savoir. La première, c’est qu’il existe plusieurs espèces de flamants à travers le monde, et qu’elles arborent toutes différentes teintes de couleur rose. La deuxième, c’est que « flamant rose » est un nom vernaculaire, qui désigne l’une de ces espèces.

Les noms vernaculaires sont les petits noms, bien moins barbares que les noms scientifiques en latin, que l’on donne à des espèces. Souvent inspirés des caractéristiques de l’animal, ces noms peuvent alors parfois être ambigus, et passer comme une simple précision de l’apparence de la bestiole. Par exemple, vous visualisez sans doute ce qu’est une baleine bleue. Même si beaucoup d’autres espèces de baleines sont bleues, le terme « baleine bleue » évoque une espèce bien particulière. C’est la même chose chez les flamants. Le terme « flamant rose » est le nom usuel donné à l’espèce Phoenicopterus roseus. Cette espèce est la plus répandue, et paradoxalement, c’est une des moins roses ! Le fait est qu’en France, c’est la seule espèce naturellement présente. Ne connaissant que ces flamants, c’est donc tout à fait logiquement, en raison de leur couleur notoirement rare dans la nature, que les Français les ont surnommés flamants roses. Les anglo-saxons l’appellent plus justement « greater flamingo », littéralement « le plus grand flamant », en rapport à sa plus grande taille par rapport aux autres espèces.

Un flamant rose (à gauche), particulièrement peu rose à côté de son voisin flamant nain. Dans la colonie française de flamants roses en Camargue, un couple de flamants nains, probablement échappé d’un zoo, s’invite souvent pour la reproduction (Crédits Tifaeris)

Un flamant, des flamants

A l’heure actuelle, pas moins de six espèces de flamants sont reconnues : le flamant rose (Phoenicopterus roseus), le flamant des Caraïbes (Phoenicopterus ruber), le flamant du Chili (Phoenicopterus chilensis), le flamant nain (Phoeniconaias minor), le flamant de James (Phoenicoparrus jamesi) et le flamant des Andes (Phoenicoparrus andinus). Les deux derniers se retrouvent exclusivement en Amérique du Sud, tandis que les quatre autres ont des aires de répartition variables, et qui se recouvrent, sur tout le bassin méditerranéen, l’Afrique et l’Asie.

Toutes les espèces possèdent les mêmes caractéristiques morphologiques, et ont des comportements très proches. Je vous renvoie vers un de mes précédents articles pour découvrir ces créatures étonnantes. Cependant, les différences de taille, de couleur des plumes ou du bec, rendent la distinction des espèces relativement facile.

Comme un air de famille chez ces six espèces. De gauche à droite et de haut en bas : flamant rose (Crédits), flamant des Caraïbes (Crédits), flamant du Chili (Crédits), flamant nain (Crédits), flamant de James (Crédits) et flamant des Andes (Crédits).

Tous les flamants vivent en groupes, dans des zones humides où ils se nourrissent grâce à leur bec si particulier. Celui-ci, fonctionnant un peu comme les fanons des baleines, dispose de peignes leur permettant de filtrer l’eau et de récupérer algues et petits invertébrés. De leur alimentation, les flamants extraient un pigment rose qui rend leur plumage si caractéristique : les caroténoïdes.

Petit aperçu de nos six espèces de flamants (Crédits Nicolle)

 

 

Des flamants roses pas toujours roses

On ne vous y trompera plus : un flamant qui est rose n’est pas forcément un flamant rose. Hé bien sachez aussi qu’un flamant qui n’est pas rose peut tout à fait être un flamant rose ! C’est le cas notamment des jeunes. A l’instar des poussins de poule dont la couleur est pour le moins différente de l’adulte, les petits flamants roses arborent un duvet blanc à la sortie de l’œuf. Au bout de quelques jours, la couleur va plutôt tirer sur le gris. La taille adulte atteinte, les juvéniles se distinguent encore très bien des adultes par leur couleur. Il faudra attendre quelques années avant qu’ils puissent arborer les jolies teintes roses et blanches qui les caractérisent, attributs non négligeables pour séduire les partenaires.

Un jeune flamant quelques heures après la sortie de l’œuf (Crédits)

Ce flamant gris est bien un flamant rose, pas encore rose ! (Crédits Pescalune)

Enfin, pour finir de tordre le cou aux flamants qui sont tous des flamants roses ou aux flamants roses qui sont tous roses… sachez qu’on peut même trouver des flamants roses… noirs ! En avril de cette année, un de ces énergumènes a même été observé à Chypre. Cette coloration, qui reste pour le moins inhabituelle et très rare, pourrait être due à une particularité génétique provoquant une hyperpigmentation des plumes : le mélanisme. Bien que ce ne soit pas la première fois qu’un flamant rose noir est observé, nul ne sait s’il s’agit d’individus différents, ou du même individu vu à plusieurs endroits ! Voyez plutôt la vidéo ci-dessous. Quant à la photo du début de l’article, je vous laisse deviner à quelle espèce il appartient !

Retrouvez d'autres histoires de flamants sur ce blog :

• Vie et mœurs du Phénix
• Les vacances d'une écologue : objectif flamants 
• Quand ils ont trop froid, les flamants roses meurent... de faim

Sophie Labaude