La vie, une source d’innovations.

La vie a beaucoup à nous apprendre, comme vous allez peut-être le découvrir à travers des animaux, des plantes ou des bactéries qui usent de stratégies exceptionnelles face au challenge de la survie.

 

 

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La régénération

Les humains auraient de quoi envier l’axolotl (Ambystoma mexicain). Nos pouvoirs de régénération sont limités: les os cassés se ressoudent, les plaies cicatrisent et une partie du foie peut repousser. Mais l’axolotl (qui est une espèce d’urodèle) peut régénérer des organes endommagés ou détruits. L’axolotl est non seulement capable de reconstituer par exemple un œil manquant, mais il peut aussi recréer certaines parties de son cerveau si elles ont été détruites. Sa tolérance aux greffes est également exceptionnelle. Beaucoup de recherches ont déjà été menées sur cette espèce et sur la salamandre qui est de la même famille. Chez l’axolotl, il semblerait que les tissus travaillent de concert et se coordonnent pour reformer la partie manquante. Lors du processus l’animal réactive les circuits génétiques qui guidaient la formation de cette partie pendant le développement embryonnaire, poussant les cellules pluripotentes à se spécialiser. L’axolotl est sans doute la seule espèce animale vivante à pouvoir aller aussi loin dans le domaine de la régénération. Mais le ver planaire va encore plus loin, un ver entier peut se reformer à partir d’un fragment de corps dont la taille n’excède pas 1/300e de la taille total de l’animal original. Les planaires peuvent se reproduire de manière asexuée : ils se divisent alors en deux et les fragments manquant du corps sont ensuite synthétisés par les deux parties afin de former deux planaires entières. De plus, si les nutriments sont limités dans l’environnement de la planaire, une décroissance du ver plat peut être observée afin de maintenir le fonctionnement des systèmes vitaux. Dans le Schmidtea mediterranea (un ver plat) certaines cellules en division appelées néoblastes ont longtemps été considérées comme essentielles pour la régénération des tissus du ver. Chaque année les travaux de recherche nous rapprochent un peu plus des possibilités de régénération ou de l’immortalité à venir de l’être humain.

 

 

Le vol d’ADN

Imaginez: une infection fulgurante des poumons d’un patient cancéreux hospitalisé. Lorsqu’un antibiotique puissant se répand dans le système immunitaire du patient, la bactérie responsable Klebsiella pneumoniae semble vouée à l’échec. Mais elle est capable de déployer une stratégie de résilience qui s’est aiguisé au fil de milliards d’années: voler les gènes d’autres cellules lui permettant parfois de survivre ou provoque leur mort prématurée. Lorsque l’environnement change, l’organisme s’adapte ou meurt. Certaines bactéries utilisent cette technique pour survivre. Des scientifiques ont pu observer comment la bactérie du choléra transperce et tue d’autres bactéries pour subtiliser leur ADN et accroître sa virulence. Une découverte surprenante publiée dans Science. Grâce à ce mode d’acquisition d’ADN, une seule cellule de V. cholerae est capable d’absorber des fragments contenant plus de 40 gènes provenant d’une autre bactérie. C’est une quantité considérable d’informations génétiques. Ce phénomène est appelé transfert horizontal de gènes précisément parce qu’il s’oppose au passage conventionnel dit vertical de parent à enfant, et peut permettre à une bactérie de devenir résistante aux antibiotiques. La nutrition, avec le temps, peut rendre possible les transferts horizontaux de gènes du bol alimentaire vers les bactéries intestinales de l’Homme. L’algue rouge Porphyra est une algue comestible qui entre dans la préparation des sushis et des makis. Les Japonais sont de grands consommateurs d’algues depuis très longtemps. Durant les dix mille dernières années, ils ont probablement hérité de cette capacité à dégrader les fibres des algues via leur microflore intestinale. Ceci par transfert horizontal des gènes bactériens marins vers le génome des bactéries de la microflore intestinale. Les Japonais possèdent toute la machinerie génétique nécessaire à la dégradation et à la métabolisation complète du polysaccharide de la paroi de l’algue, le porphyrane, ce qui leur confère la capacité à digérer les algues contrairement aux autres populations. Ces exemples ne sont sans doute pas des cas isolés.

 

 

La surcharge pondérale maitrisée

Cavalant dans une prairie du Dakota, un spermophile tacheté témoigne de l’approche de l’hiver par son comportement boulimique. Avant qu’il ne se réfugie dans son terrier pour hiberner, son poids aura augmenté d’environ 40%. C’est grâce à ce surplus pondéral qu’il pourra survivre jusqu’au retour du printemps. Durant les sécheresses, les migrations, les hivers rigoureux, et bien d’autres challenges, les organismes font bien souvent face à des pénuries alimentaires. Pour y survivre les spermophiles tachetés, comme beaucoup d’autres espèces de Sciuridés, font des réserves de graisse qu’ils pourront utiliser plus tard. Le spermophile tacheté peut prendre plus de 2% de son poids en une seule journée, tandis qu’il se goinfre de graines, d’herbes grasses et autres délicatesses. Mais cette stratégie possède aussi ses risques: un rongeur un peu trop grassouillet aura du mal à échapper à ses prédateurs naturels tels qu’un aigle ou un coyote. Les réserves peuvent aussi s’épuiser prématurément. Lorsque le spermophile tacheté est bien rond, il entre en hibernation en baissant ses besoins énergétiques de 90%. Sa température corporelle chute considérablement et son rythme cardiaque chute à environ 5 battements par minute au lieu des habituels 350 battements. Stocker autant de graisses requiert des ajustements métaboliques et d’une façon ou d’une autre, ces rongeurs et toutes les espèces hibernantes doivent éviter les problèmes de santé dont souffrent les humains obèses, tels que le diabète. L’ours brun pourrait inspirer de nouvelles thérapies contre cette maladie qui explose dans les pays occidentaux. Une étude scientifique a mis en évidence chez cet ours brun d’Amérique du Nord un état naturel et réversible de la maladie métabolique. Des résultats surprenants. Pour se préparer à passer un long hiver en hibernation dans sa tanière, le grizzly peut accumuler jusqu’à 200 kg de graisse et ainsi presque doubler son poids. Mais ces kilos excédentaires n’ont pas de conséquences sur sa santé, contrairement à l’homme qui, s’il doublait ainsi sa corpulence, augmenterait de manière considérable son risque de développer un diabète de type 2.

 

Les défenses chimiques

Difficile de se défendre contre une agression quand on a les pieds plantés dans le sol. Face aux attaques de virus, d’insectes, de champignons, de vers ou de bactéries, les végétaux ont dû ruser pendant des millions d’années pour survivre. Mal connus, ces dispositifs font aujourd’hui l’objet de recherches intenses devant l’enjeu de la protection des cultures. Les cellules des plantes sont en permanence sur le qui-vive. À leur surface, des récepteurs savent reconnaître le corps étranger, le non-soi, comme les appellent les immunologues. Les plantes ayant hérité d’une résistance à l’agression ont les moyens de réagir. Un gène reconnaît les effecteurs des pathogènes et il enclenche une cascade de signaux chimiques. La défense prend alors deux niveaux de réponses différentes. Elle peut tenter de reprogrammer son métabolisme pour digérer les molécules dangereuses. Une stratégie qui ne marche pas à tous les coups. La seconde défense est plus radicale et plus sûre : le suicide. Les végétaux pratiquent d’autant plus la politique de la terre brûlée qu’ils savent reconstruire leurs cellules contrairement aux animaux. Certaines nécroses apparaissant sur les feuilles de votre jardin signent ainsi une défense bien accomplie, pas forcément les symptômes d’une maladie qui progresse. Dans un jeu du chat et de la souris, les pathogènes ont évidemment trouvé des parades. Parmi les protéines qu’ils injectent dans la cellule, certaines paralysent les signaux immunitaires. Les plantes savent parfois faire preuve d’une force remarquable de résilience face aux attaques. Pour exemple la plante de tabac sauvage Nicotiana attenuata, un mètre de hauteur est native d’Amérique du nord. Elle sait se protéger de certains insectes ravageurs et réagit dès qu’une chenille attaque ses feuilles par l’augmentation de son taux de nicotine, un poison pour les insectes, ou par la production d’un attractant pour les prédateurs de chenilles. Mais certaines chenilles ont évolué pour tirer parti de la nicotine. Si les Hommes aiment le tabac mais en meurent massivement, les larves du sphynx du tabac l’utilisent avec parcimonie et efficacité pour éloigner certains prédateurs. Pour ce faire, les chenilles rejettent une petite fraction de la nicotine présente dans les feuilles de tabac qu’elles consomment. La nicotine, substance défensive dans leur plante hôte, est trop toxique pour que les larves puissent la stocker. Le gros est excrété. Le fait que les larves recyclent une quantité minuscule de toxine pour leurs propres besoins défensifs pour écarter les araignées en produisant une halitose toxique a surpris les scientifiques car cette stratégie d’haleine toxique comme moyen de défense est sans précédent. Les chercheurs sont loin d’avoir découvert et compris tous les mécanismes, mais ils en découvrent au fur et à mesure.

 

La reproduction contrôlée

Les poissons sont les maitres dans l’art de la reproduction. Sur les 27 000 espèces peuplant les océans, les fleuves et les rivières, environ 10 % sont naturellement hermaphrodites et peuvent changer de sexe naturellement généralement pour remplacer, en cas de disparition, le reproducteur ou la reproductrice dominants de la communauté. Ce changement se réalise grâce à des changements hormonaux. D’après une étude britannique, 20% des poissons d’eau douce mâles seraient devenus transgenres, notamment à cause des molécules présentes dans les pilules contraceptives qui finissent dans les rivières. Il est connu que, dans ces zones, le manque d’oxygène menace la survie des espèces aquatiques. Mais l’influence de ce facteur sur les hormones sexuelles des poissons l’est nettement moins: l’asphyxie augmente la production de testostérone. En milieu marin, le poisson-clown de mer naît mâle et seul le poisson dominant se transforme en femelle: il ne peut d’ailleurs y exister qu’une seule et unique femelle au sein d’un groupe hiérarchisé dans une anémone de mer. On parle alors d’hermaphrodisme dit protandre. L’hermaphrodisme successif (ou séquentiel) est une forme d’hermaphrodisme correspondant à une acquisition des caractères sexuels mâles et femelles différée dans le temps. Il se retrouve aussi bien chez les animaux que chez les plantes, mais pour ces dernières on préférera le terme dichogamie. Contrairement à l’hermaphrodisme simultané, la production des gamètes mâles et femelles s’effectue à deux temps distincts. Ce mode de reproduction peut être considéré comme un intermédiaire entre le gonochorisme et l’hermaphrodisme simultané, ces derniers étant les extrêmes d’un même continuum. Par ailleurs, l’hermaphrodisme simultané n’est pas nécessairement constant tout au long de la vie d’un même individu. Il peut être précédé par une phase d’hermaphrodisme successif. Dans ce cas, chaque individu passe ainsi successivement par trois stades. On peut distinguer trois grandes tendances d’hermaphrodisme séquentiel : la protandrie (ou protérandrie) où l’individu est d’abord mâle puis devient femelle ; la protogynie (ou protérogynie) où l’individu est d’abord femelle puis devient mâle ; et l’hermaphrodisme alternant où l’individu va changer de sexe plus d’une fois au cours de sa vie.

 

 

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