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Dans la vie, il y a 

- les êtres multicellulaires, disposant de cellules complexes avec un noyau et tout un tas de compartiments spécialisés,

- des êtres unicellulaires disposant pourtant de cellules à noyau (on se demande ce qu'ils attendent pour former un organisme, ils pourraient évoluer quand même),

- les autres : les bactéries et archébactéries, des trucs tout simples où tout est mélangé, qui sont incapables de former des organismes multicellulaires.

Voilà, ça c'est la théorie. On a des belles boites, dans lesquelles on peut facilement ranger tous les être vivants que l'on croise : veaux, vaches, cochons et baobabs dans la premières, amibes et levures de bière dans la seconde, E. coli et M. tuberculosis pour la troisième.

Mais ce qui est bien avec les sciences du vivant, c'est qu'on trouve presque toujours quelqu'un qui ne veut pas rentrer dans les boites. Et parfois, il ne faut pas chercher très loin.

Un an après ma dernière livraison, je vous propose donc :

Cyanobactérie, le retour

Oui, parce que depuis j'ai acheté un aquarium, et c'est incroyable ce que ces saletés peuvent être envahissantes sur un écosystème encore mal équilibré. 3 semaines après la mise en eau, de longs filaments marronnasses tapissent le sol, étouffent les plantes et menacent de boucher le filtre. Faut-il tout jeter ?

Et d'abord, pourquoi on appelle ça des cyanobactéries, alors que je vois bien que ce sont des plantes ? Vu qu'une bactérie, c'est unicellulaire, comme chacun sait. Renseignement pris, c'est bien une bactérie. Mais alors... on m'aurait menti ?

A moins que je ne me trompe, et que ce qui ressemble à un organisme ne soit qu'une colonie. Et c'est vrai qu'on peut facilement se tromper : si on regarde un corail, on voit un organisme, alors que ce n'est qu'une colonie de polypes qui se poussent les uns sur les autres. Pour revenir au monde bactérien, une forte densité à la surface de l'eau peut former des films bactériens. Juste des organismes distincts collés les uns aux autres, si serrés qu'ils occupent tout la surface de l'eau.

Mais si ce n'était que cela, l'invasion dans mon aquarium serait beaucoup moins efficace. Car la formation des "plantes" cyanobactériennes est explosive, avec des croissances de plusieurs centimètres par jour. Ce qui explique cette explosion, c'est leur formidable capacité à fixer l'azote dissout dans l'eau, tout en faisant de la photosynthèse. Exploit assez rare dans le monde du vivant, car la capture de l'azote dissout est une opération chimique de "réduction", alors que l'oxygène issu de la photosynthèse est très... oxydant (juste pour rappel : la réduction est l'opération inverse de l'oxydation).

Il faut donc isoler strictement ces chaînes métaboliques si on veut un rendement correct - et assurément, celui des cyanobactéries est très, très correct. Dans le monde bactérien, où tout est mélangé, ça vire rapidement au casse-tête. Il faudrait pouvoir spécialiser des cellules dans la fixation de l'azote, et d'autres dans la photosynthèse. Et les faires s'échanger du sucre contre de l'azote. C'est bien entendu impossible, vu que ce sont de bêtes bactéries, et que nous décrivons ici un organisme multicellulaire :
- des cellules différenciées,
- des échanges de substance nécessitant un contact physique permanent et une communication chimique pour réguler les transferts,
- des cellules strictement dépendantes de l'organisme (la cellule produisant de l'azote meure de faim si elle ne reçoit plus de sucre).

Bon, c'est impossible, sauf pour les cyanobactéries, qui, ignorant tout de nos boites de rangement, ont fait un organisme multicellulaire bactérien.

Et elle n'est pas tout à fait seule : myxobacteria s'amuse aussi beaucoup avec nos classifications.

Colonie sociale ou organisme ?

En général, myxobacteria est une brave bactérie qui s'ébat dans le sol. Elle y prospère en ingérant les nutriments (et les autres bactéries) qui passent par là. Elle vit une vie normale de bactérie normale - si on veut bien considérer comme normal que les bactéries se collent les unes aux autres et se mettent à ramper vers une proie, à l'encercler pour libérer des enzymes qui la digéreront.

Jusque-là, on n'est pas encore tout à fait "pluricellulaire", car les cellules restent indifférenciées et capables de survivre en dehors du groupe.

Mais quand la disette arrive, myxobacteria change du tout au tout. Les bactéries se différencient, et quelques heureuses élues se regroupent et se transforment en "fruit". Les bactéries situées sur la couche extérieure voient leur paroi épaissir, dotant le fruit d'une enveloppe solide à même de résister aux intempéries. A l'intérieur se trouvent d'autres bactéries transformées en "myxospores", des cellules dormantes qui ne s'éveilleront qu'à l'éclosion du fruit, pour fonder une nouvelle colonnie. Et pendant ce processus, de très nombreuses cellules individuelles meurent et sont digérées.

La littérature scientifique présente ce mode de vie et de reproduction comme un cas de « bactéries sociales », mais s'en sert aussi comme organisme modèle pour étudier les mécanismes de base de la morphogénèse - la façon dont les organismes multicellulaires se construisent.

Alors bactéries sociales ou organisme, le fruit de myxobacteria ?

Par de nombreux aspects, on a les caractéristiques d'un organisme unique :
- différenciation morphologique des cellules (les bactéries ont des formes spécifiques),
- différenciation fonctionnelle des cellules (les bactéries ont des fonctions spécifiques),
- existence de cellules dédiées à la reproduction (les myxospores), seules survivantes du processus in fine,
- fabrication d'un organe passant par la destruction des cellules inutiles.

D'un autre côté la différenciation reste limité à très peu de types cellulaires (3 exactement : l'intérieur du fruit, l'écorce du fruit, le reste qui continue à grouiller). Et seules les myxospores sont immobiles : les autres continuent à ramper à la mode bactérienne, dans un grouillant fouilli qui pousse vers l'intérieur les bactéries en train de s’assoupir pour se transformer en spores.

Ce qu'on observe peut se traduire ainsi :
- des déplacements individuels mais coordonnées,
- des individus qui se différencient,
- la majorité qui se sacrifie pour que quelques rares élus puissent fonder une nouvelle colonie un peu plus loin.

On pourrait en dire autant des fourmis, des abeilles, mais aussi du fabuleux rat-taupe nu (à décrouvrir absolument).

Si l’on veut considérer le fruit de myxobacteria comme un organisme, faut-il aussi considérer que les colonies d’insectes sociaux sont des « supra-organisme » ? Certains osent.

De mon côté, je me dis que la question ne sert à rien, que ces boites ne servent qu'à ranger ce qui veut bien y rentrer. Il faut juste accepter que les termes "individu", "colonie" et "organisme" ne sont que des concepts, parfois débordés par le monde du vivant - tout comme "animal", "vivant", ou "espèce".

Je vous laisse vous faire votre propre idée, pendant que je profite de mon aquarium enfin débarrassé de ses hôtes indésirables.

 


Pour aller plus loin :

- Quel est cet animal tout vert qui fait de la photosynthèse ? Encore un truc qui sort de sa boite !

- Découvrez le rat-taupe nu, juste pour le plaisir

- La chasse vu par Myxobacteria

- La reproduction vu par Myxobacteria (version tout public (=ça manque cruellement de sexe))

- Si vous en avez marre de la biologie et que vous voulez regarder ces problèmes de boites sous un angle philosophique, allez voir du côté de Kant et l'ornythorinque d'Umberto Eco au éditions Grasset (pas vraiment tout public, et pourtant ça manque de sexe aussi)


 

Principales sources : 

Recent Advances in the Social and Developmental Biology of the Myxobacteria
A three-dimensional model of myxobacterial fruiting-body formation