Des créatures microscopiques aux capacités de survie hors normes
Connus sous les noms d’oursons d’eau ou de porcelets de mousse, les tardigrades sont de minuscules animaux à huit pattes qui fascinent la communauté scientifique. Ces organismes microscopiques possèdent la capacité exceptionnelle de survivre dans des environnements extrêmes, là où les humains et la grande majorité des autres formes de vie animales périraient instantanément.
Cette résistance spectaculaire s’applique à un large éventail de conditions hostiles. Les tardigrades peuvent en effet supporter une chaleur intense, des températures extrêmement hautes ou basses, des niveaux élevés de radiation, ainsi que des niveaux d’oxygène très faibles. Dans le jargon scientifique, cette capacité unique à endurer de telles contraintes est qualifiée d’extrêmotolérance.
L’étude de ces créatures offre des perspectives immenses pour comprendre les limites biologiques de la vie. Les scientifiques tentent de percer à jour les mystères de leur physiologie pour découvrir comment des êtres vivants si petits parviennent à défier les lois de la nature face à de telles températures.
L’anhydrobiose et l’entrée dans l’état de « tonneau »
L’un des processus biologiques fondamentaux qui permet aux tardigrades de survivre dans des environnements extrêmes se nomme l’anhydrobiose. Il s’agit d’un mécanisme biologique fascinant, qui présente la particularité d’être totalement réversible une fois les conditions redevenues favorables.
Par ce biais, ces minuscules animaux perdent la majeure partie de l’eau contenue dans leur corps. Simultanément, leur métabolisme s’arrête de manière temporaire. C’est précisément cet arrêt de l’activité métabolique qui leur offre la possibilité de survivre dans des environnements particulièrement secs et inhospitaliers.
Lorsque les tardigrades subissent ce processus d’anhydrobiose, leur morphologie change drastiquement. Ils se recroquevillent sur eux-mêmes et pénètrent dans ce qui est connu sous le nom d’état de « tonneau » (ou « tun »). Sous cette forme contractée, ils se préparent à affronter les agressions extérieures, un état de stase qui vient de livrer de nouveaux secrets.
Une expérience menée par l’Institut indien des sciences
Des chercheurs de l’Institut indien des sciences ont récemment mené une étude visant à mieux comprendre les mécanismes de survie de ces créatures. Leurs travaux se sont concentrés sur la façon dont une espèce spécifique de tardigrade, appelée la souche Paramacrobiotus sp. BLR, survient à la chaleur extrême pendant qu’elle se trouve à l’état de « tonneau ».
Les conclusions de leurs recherches ont été publiées dans le Journal of the Royal Society Interface. Selon les données recueillies, des réductions de la conductivité thermique jouent un rôle central dans la survie de cette espèce lorsqu’elle est confrontée à des températures élevées et sous une chaleur extrême.
Pour mener à bien cette enquête sur les processus via lesquels les tardigrades Paramacrobiotus sp. survivent, les chercheurs ont réalisé une série d’expériences ciblées. Ils ont placé des tardigrades actifs, ainsi que des tardigrades à l’état de « tonneau », dans de petits tubes PCR. Ces spécimens ont ensuite été soumis à des températures extrêmes allant de 45°C à 85°C, pendant une durée précise d’une heure.
Mesure du flux thermique et résultats comparatifs
Pendant que les animaux étaient exposés à ces températures particulièrement élevées, l’équipe a mesuré le flux de chaleur, c’est-à-dire la conductivité thermique, circulant dans leurs corps. Pour y parvenir, ils ont utilisé un instrument spécifique qu’ils avaient eux-mêmes développé pour l’occasion. Les scientifiques ont ensuite comparé les taux de survie et la conductivité thermique des tardigrades actifs avec ceux des tardigrades déshydratés.
Sandeep M. Eswarappa, auteur principal de l’article, a détaillé la démarche au média Phys.org : « L’objectif de notre article était de découvrir la limite de la thermotolérance du tardigrade et son mécanisme. » Il a ensuite précisé : « Pour faire cela, nous avons construit un appareil à vide pour diriger le flux de chaleur à travers les tardigrades. Cela nous a aidés à estimer les taux de transfert de chaleur à deux états différents des tardigrades. »
Les résultats obtenus par Eswarappa et ses collègues sont sans appel. Les tardigrades actifs n’ont pas survécu aux températures élevées pendant une heure, pas même à la température expérimentale la plus basse qui était de 45°C. À l’inverse, 90 % des tardigrades à l’état de « tonneau » ont survécu dans les mêmes conditions, et certains d’entre eux étaient encore en vie après une heure à 85°C. Les chercheurs ont découvert que les tardigrades dans cet état présentaient une résistance thermique plus élevée et un flux de chaleur réduit à travers leur corps. Ils proposent dans leur article que cette conductivité thermique plus faible protège les structures cellulaires internes des animaux et empêche les dommages liés à la chaleur.
Vers une meilleure compréhension des applications futures
Les résultats de cette étude inédite suggèrent que la capacité à survivre à des températures extrêmes est soutenue non seulement par des processus biochimiques, mais bel et bien par des processus physiques. D’autres recherches pourraient désormais tenter de valider les observations de l’équipe à travers une gamme plus large d’espèces animales extrêmotolérantes.
« Nos observations suggèrent que les tardigrades peuvent ajuster leur conductance thermique pour se protéger de la chaleur, » a expliqué Sandeep M. Eswarappa. Le chercheur s’est également projeté sur la suite des travaux : « Dans le cadre de nos prochaines études, nous prévoyons d’identifier les mécanismes moléculaires derrière ce phénomène. »
Les découvertes rassemblées par Eswarappa et ses collègues pourraient potentiellement servir de source d’inspiration pour la conception de nouveaux matériaux et technologies capables de fonctionner à des températures extrêmes. À terme, ces innovations pourraient être déployées dans l’espace, les déserts, sous l’eau, dans les zones touchées par des incendies de forêt, ainsi que dans d’autres scénarios difficiles.
Selon la source : phys.org
Le secret inédit des tardigrades pour bloquer la chaleur extrême enfin révélé
