Tardigrada

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Page d'aide sur l'homonymie Pour les Tardigrades, ancienne famille d'édentés, voir Paresseux.

Tardigrades, Oursons d'eau

Les tardigrades (Tardigrada) ou oursons d'eau forment un embranchement du règne animal, proche des nématodes. Ils ont été décrits en premier par Johann August Ephraim Goeze en 1773[1]. Leur nom qui signifie « marcheur lent » est donné par Lazzaro Spallanzani en 1776[2]. Plus de 1 000 espèces sont connues à ce jour, vivant dans des milieux variés et parfois très rudes. Tardigrada est un taxon extrêmotolérant[3]. L'ourson d'eau mesure un peu plus de 1 mm en moyenne et il est le seul animal connu qui peut survivre dans l'environnement hostile du vide spatial[4]. Il peut également résister à des températures proches du zéro absolu ou bien au-dessus du point d’ébullition de l’eau (jusqu'à 150 °C[5]), faire face à une forte pression[5] ou à un rayonnement intense[6], et vivre plus de 30 ans sans eau ni nourriture[réf. nécessaire].

Description[modifier | modifier le code]

Un tardigrade vu au microscope.

Les tardigrades ont un corps protégé par une cuticule et formé de quatre segments, dont chacun est doté de deux courtes pattes non articulées terminées par des griffes non rétractiles. Leur taille adulte varie de 0,1 mm à 1,5 mm de longueur selon les espèces. Les larves fraîchement pondues peuvent mesurer moins de 0,05 mm. Les femelles peuvent pondre d'une à trente larves à la fois.

Les tardigrades vivent un peu partout sur la planète mais se trouvent en plus grand nombre dans les zones où on trouve de la mousse (comme les forêts et la toundra) car elle constitue, avec le lichen, leur aliment de prédilection. Ils peuvent aussi se nourrir de nématodes dont ils percent la cuticule avec leur trompe à stylet. En cas d'absence prolongée de nourriture, ils peuvent être amenés à devenir cannibales. On en retrouve du haut de l'Himalaya (à plus de 6 000 m d'altitude) jusque dans les eaux profondes (par 4 000 m de profondeur) et des régions polaires à l'équateur[7]. Ils sont présents dans le sable, les mousses des toitures humides, sur des sédiments salins ou d'eau douce, où ils peuvent être très nombreux (jusqu'à 25 000 par litre).

Les tardigrades ont une durée de vie active comprise entre 12 et 24 mois pour les espèces aquatiques, et entre 15 et 30 mois pour les espèces terrestres. Cependant les tardigrades sont capables d'entrer en cryptobiose, ce qui leur permet de survivre beaucoup plus longtemps. C'est le cas des espèces enfouies depuis des millénaires dans les couches profondes de la banquise (au Groenland, notamment) et qui « reprennent vie » dès que l'on fait fondre, à température douce, la glace qui les enrobe.[réf. nécessaire] Les tardigrades ainsi prisonniers dans les glaces polaires pourraient selon certains scientifiques survivre plusieurs millénaires[7].

Leur mode de reproduction reste peu connu, mais, en 2016, une étude, réalisée par le Musée d’Histoire Naturelle Senckenberg de Görlitz (Allemagne) a permis de mettre en évidence certains aspects de celle-ci[8]. Les œufs sont pondus par la femelle lorsque celle-ci mue. Ils sont alors mis à disposition au sein d'une couche externe de la peau. Le mâle intervient alors et s'enroule autour d'une extrémité de la femelle. Celle-ci stimule son abdomen jusqu'à obtenir son éjaculation. Cette dernière s'effectue au sein de la couche externe de la peau, afin de féconder les œufs[9].

Physiologie[modifier | modifier le code]

(A, b) Vues en microscopie électronique à balayage du tardigrade extrêmophile R. varieornatus, hydraté (a) et à l'état déshydraté (b) qui est résistant à divers extrêmes physiques[6].
Les barres d'échelle représentent 100 µm.
(C) Graphes présentant une classification du répertoire de gènes de R. varieornatus, en fonction de leurs origines taxonomiques putatives et selon la distribution des taxons mes mieux appariés pour les gènes putatifs HGT[6].

Les tardigrades figurent parmi les animaux les plus résistants, capables d'endurer des contraintes extrêmes qui tueraient presque n'importe quelle autre forme de vie (des scientifiques estiment qu'ils peuvent résister à la disparition du soleil[10], voire à la stérilisation totale de la Terre[11]). Cela est notamment dû à leur possibilité d'entrer en cryptobiose : les tardigrades ont en effet la faculté d'entrer dans un état proche de la non-vie, durant lequel l'activité vitale devient presque indécelable en s'abaissant à 0,01 % de la normale. Le record en laboratoire est, jusqu'en 2015, de 9 ans passés dans un état de cryptobiose, après lesquels les tardigrades sont revenus à la vie[12]. En 2016, une publication scientifique japonaise annonce que deux tardigrades et un œuf sont réanimés après avoir passé 30,5 ans en cryptobiose, à la température de −20 °C[13].

Pour entrer en cryptobiose, ils rétractent leurs huit pattes et déshydratent presque complètement leur organisme (perte de plus de 99 % de leur eau), remplaçant l'eau à l'intérieur de leurs cellules par un sucre non réducteur, le tréhalose, qu'ils synthétisent. Ce sucre se comporte comme une sorte d'antigel et préserve les structures cellulaires. Pour compléter la protection, ils s'entourent d'une petite boule de cire microscopique appelée tonnelet[a]. Lors du retour à des conditions dites normales, l'ourson d'eau redevient actif en une durée qui va de quelques minutes à quelques heures.

Il est à noter que les différentes capacités de résistance relevées chez des tardigrades ne concernent à la fois qu'une partie des espèces de ce vaste groupe : aucune espèce ne possède individuellement toutes les caractéristiques de résistance, chacune ayant ses spécialités et modalités particulières. Par exemple, Ramazzottius varieornatus tolère une dessiccation rapide, mais Hypsibius dujardini n'entre en anhydrobiose stable que si la dessication est progressive[14].

Résistances connues :

  • Vide : certains tardigrades peuvent survivre dans le vide spatial[4], soit à une pression de 0 atmosphère[11].
  • Pression : les mécanismes de protection des tardigrades leur permettent de survivre dans des conditions extrêmes comme le vide presque absolu, mais aussi sous de très hautes pressions, jusqu'à 1 200 atmosphères[11]. En 2007, des tardigrades ont été exposés au vide spatial en même temps qu'aux radiations solaires directes par la mission FOTON-M3, en orbite autour de la Terre[5], et plusieurs ont survécu.
  • Radiations : les tardigrades ont une très forte résistance aux rayonnements (rayons X ou ultraviolets[5]) jusqu'à ∼5 000–6 200 Gy[11] ― plus de 1 100 fois ce que l'homme peut endurer. En 2016 Takekazu Kunieda (biologiste moléculaire de l'Université de Tokyo) a conclu d'une étude de Ramazzottius varieornatus que cette tolérance aux rayons X ionisants est un sous-produit de l'adaptation du tardigrade à une déshydratation sévère. Une forte déshydratation détruit normalement les tissus mous et peut même déchirer l'ADN (tout comme les rayons X le peuvent)[6]. Une des protéines (dite Dsup) qui protègent le tardigrade de cette déshydratation le protège aussi contre les rayons X, et elle semblerait pouvoir protéger (à hauteur de 40%) des cellules humaines exposées aux rayons X, ce qui pourrait par exemple être utile lors de traitement de radiothérapie ou en cas de voyage dans l'espace.
  • Produits toxiques : selon des résultats de laboratoire qui restent à confirmer, les tardigrades présenteraient également une exceptionnelle résistance à de nombreux produits toxiques, grâce à une réponse immunitaire appelée « chimiobiose »[15],[16]. La chimiobiose (chemobiosis) est une réponse cryptobiotique face à de hauts niveaux de toxines environnementales[17].
  • Salinité : ils résistent à des salinités extrêmes soit en formant un tonnelet imperméable aux sels, soit par osmobiose.
  • Déshydratation : les tardigrades ont une extrême tolérance à la dessiccation[5], ce qui leur permet de coloniser les déserts les plus secs : ils peuvent faire varier la proportion d'eau dans leur corps de plus de 80 % à moins de 3 %. En cas d'absence totale et prolongée d'eau, ils peuvent survivre plus de 10 ans en cryptobiose sans la moindre trace d'eau, et reprendre leur activité quand ils sont réhydratés. La résistance à la dessication fait intervenir une classe particulière de protéines, dites TDP (tardigrade-specific intrinsically disordered proteins, en français protéines intrinsèquement désordonnées spécifiques des tardigrades) dont la vitrification protège l'organisme[18],[19].
  • Température : les tardigrades figurent parmi les rares animaux non homéothermes à pouvoir poursuivre leur activité par des températures très en-dessous de °C, notamment sur (et parfois dans) les glaces de l'Himalaya et du Groenland. Ils peuvent même survivre plusieurs jours à des températures proches du zéro absolu, à −272,8 °C (0,35 K). Leur résistance est également exceptionnelle dans de hautes chaleurs : ils peuvent survivre plusieurs minutes à 150 °C[5].
  • Manque d'oxygène : en cas d'asphyxie due au manque d'oxygène, les tardigrades entrent en anoxybiose. Cette asphyxie a pour conséquence l’arrêt du système d’osmorégulation du tardigrade, qui ne peut pas fonctionner sans oxygène, et qui lui permet de contrôler la quantité d’eau et de sels minéraux dans son organisme. Ainsi, le tardigrade va gonfler, ne pouvant éliminer l’eau en excès présente dans son organisme, mais il va réussir à survivre en anaérobiose, c’est-à-dire en l’absence d’oxygène. Cet état est passager et ne peut pas durer plus de 5 jours, sans quoi l’individu meurt à cause de l’accumulation des déchets et des substances toxiques qu’il ne peut éliminer, dans son organisme.

Classification[modifier | modifier le code]

Selon Degma, Bertolani et Guidetti, 2016[20],[21],[22] :

Possibles nématodes[modifier | modifier le code]

Pendant longtemps considérés comme proche des Arthropodes, des résultats de l'étude de leur génome semblent les rapprocher des Nématodes[14].

Origine et registre fossile[modifier | modifier le code]

Du fait de leur taille et de l'absence d'organes minéralisés, les tardigrades se dégradent vite à leur mort, et ne laissent quasiment jamais de traces fossilisables. Un seul fossile ancien est connu, trouvé dans de l'ambre du lac Manitoba, daté de 80 à 90 millions d'années (Crétacé)[7].

Publication originale[modifier | modifier le code]

  • Spallanzani, 1777 : Opuscules de physique, animale et végétale. Augmentés de ses Expériences sur la digestion de l'homme & des animaux, traduits de l'italien par Jean Senebier... On y a joint plusieurs lettres relatives à ces Opuscules écrites à Mr. l'abbé Spallanzani par Mr. Charles Bonnet & par d'autres naturalistes célèbres. 2 vol. 352 p. & 730 p.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Forme ressemblant à un petit tonneau.

Références[modifier | modifier le code]

  1. Goeze, 1773 : Uber der Kleinen Wasserbär. Abhandlungen aus der Insectologie, Ubers. Usw, 2. Beobachtg, p. 367-375
  2. Spallanzani, 1776 : Opuscoli di fisica animale, e vegetabile dell'abate Spallanzani 2. vol, 590p. & 277 p. Traduits de l'italien par Jean Senebier en 1777 : Opuscules de physique, animale et végétale. Augmentés de ses Expériences sur la digestion de l'homme & des animaux... On y a joint plusieurs lettres relatives à ces Opuscules écrites à M. l'abbé Spallanzani par M. Charles Bonnet & par d'autres naturalistes célèbres. 2 vol. 352 p. & 730 p.
  3. https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/tardigrade-petit-mais-costaud
  4. a et b (en) Jönsson, K. Ingemar, « Tardigrades survive exposure to space in low Earth orbit », Current Biology, vol. 18, no 17,‎ , R729-R731 (PMID 18786368, DOI 10.1016/j.cub.2008.06.048, lire en ligne)
  5. a, b, c, d, e et f Jean-Luc Goudet, « Le mystère des tardigrades, ces animaux qui résistent au vide spatial » sur Futura-sciences.com, 9 septembre 2008.
  6. a, b, c et d [Hashimoto, T. et al.(2016), Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein, Nature Commun. http://dx.doi.org/10.1038/ncomms12808 (2016).(article sous licence cc-by-sa 4.0)
  7. a, b et c Alain Couté, Nicolas Martin, « Tardigrade, petit mais costaud », sur FranceCulture.fr, .
  8. J. Bingemer, K. Hohberg, R. O. Schill, First detailed observations on tardigrade mating behaviour and some aspects of the life history of Isohypsibius dastychi Pilato, Bertolani & Binda 1982 (Tardigrada, Isohypsibiidae), Zoological Journal of the Linnean Society, Volume 178, Issue 4, 2016. lire en ligne
  9. Scienceetavenir.fr
  10. « Le tardigrade, le dernier des durs à cuire », sur Radio Canada,
  11. a, b, c et d (en) David Sloan, Rafael Alves Batista et Abraham Loeb, « The Resilience of Life to Astrophysical Events », Nature Scientific Reports, vol. 7, no 5419,‎ (DOI 10.1038/s41598-017-05796-x, lire en ligne).
  12. Sømme et Meier, « Cold tolerance in Tardigrada from Dronning Maud Land, Antarctica. », Polar Biology, vol. 15, no 3,‎ , p. 221-224.
  13. M. Tsujimoto, Recovery and reproduction of an Antarctic tardigrade retrieved from a moss sample frozen for over 30 years, revue Cryobiology, 2015
  14. a et b Benoît Crépin, « L’ADN révèle les secrets du tardigrade, résistant suprême », Le Monde,‎ (lire en ligne)
  15. (it) T. Franceschi, « Anabiosi nei tardigradi », Bolletino dei Musei e degli Istituti Biologici dell'Università di Genova, vol. 22,‎ , p. 47–49.
  16. (en) K. Ingemar Jönsson et Roberto Bertolani, « Facts and fiction about long-term survival in tardigrades », Journal of Zoology, vol. 255,‎ , p. 121–123 (DOI 10.1017/S0952836901001169).
  17. (en) « Survival in extreme environments—On the current knowledge of adaptations in tardigrades (PDF Download Available) », sur ResearchGate (consulté le 24 juin 2017)
  18. Aline Gerstner, « Un super pouvoir des tardigrades élucidé », Pour la Science,‎ (lire en ligne)
  19. (en) Thomas C. Boothby et al., « Tardigrades Use Intrinsically Disordered Proteins to Survive Desiccation », Molecular cell, vol. 65,‎ , p. 975-984
  20. Degma, Bertolani & Guidetti, 2016 : Actual checklist of Tardigrada species (2009-2016, Ver. 31, 15-12-2016) (texte intégral)
  21. Guidetti, & Bertolani, 2005 : Tardigrade taxonomy: an updated check list of the taxa and a list of characters for their identification. Zootaxa, no 845, p. 1–46.
  22. *Degma, & Guidetti, 2007 : Notes to the current checklist of Tardigrada. Zootaxa, no 1579, p. 41–53

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Références taxinomiques[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]