L'histoire poilante des cils

 

« On a tous besoin d’un plus petit que soies »

Si vous pensez que cette phrase est mal orthographiée, c’est que vous ne connaissez pas encore l’histoire qui va suivre.

Il était une fois, un cil d’œil du nom d’Imbé, qui se voyait sur le déclin. De toute sa vie, il n’avait vu qu’un œil, et pourtant la vision n’était pas sa vocation. Il avait ouïe dire, grâce au bouche à oreille, que de minuscules cils peuplaient le conduit auditif et permettaient d’entendre. Imbé savait très bien qu’il faisait partie de la famille des poils, des soies … des phanères en somme. Mais il ne l’assumait pas tellement. Imbé, cil d’œil, voulait voir ce que c’était d’entendre.

La magie du Web permit à Imbé de rencontrer Louis, cil de l’oreille interne. Ils s’entendirent tout de suite très bien et décidèrent de se voir. Louis apporta un livre à Imbé et le remercia : « Sans toi et les autres cils d’yeux, on n’aurait jamais pu bien voir toutes les belles images de microscopie qui ont permis de comprendre d’où nous venons nous, les stéréocils. Bien qu’appelés « cils » nous n’avons pas grand chose en commun avec les cils primaires et les cils vibratiles. Lis donc cet article Imbé, cil d’œil ! »

Figure 1 : Stéréocils trouvés à la surface des cellules de la cochlée observés en microscopie électronique à transmission (2µm de long). Université du Queensland.

Ce fût un jour important pour Imbé qui, grâce à Louis, comprit que chaque structure d’un organisme, si petite soit-elle, résulte de millions d’années d’évolution au cours desquelles elle a su se rendre utile.
Fort de son expérience, Imbé se laissa partir paisiblement et vint se planter dans ma cornée, déclenchant une crise de larmes.
Fin.

Ah les cils ! Arme de séduction pour les uns, moyen de locomotion pour les autres. Bien que portant le même nom, nous parlons ici de deux structures bien différentes : à commencer par leur taille. Le cil que l’on voit est un poil poussant à l’extrémité des paupières et ayant pour premier intérêt de limiter l’entrée de corps étrangers dans les yeux. Ces cils qu’on nous convint de vouloir plus longs, plus étoffés, plus sombres, etc.

Si on s’intéresse aux cils en tant que structure cellulaire (mesurant 10µm soit 1000 fois plus petit que le cil des paupières) on apprend qu’il existe un groupe d’organismes appelé « ciliés » … mais si vous pensez qu’eux seuls portent des cils, vous vous fourrez le doigt dans l’œil. En effet ils arborent, à leur surface, des cils vibratiles à au moins un stade de leur cycle de développement. Ces cils-là ont pour premier avantage de permettre de créer des flux d’eau autour de la cellule et ainsi de se déplacer pour les formes nageuses ou de balayer les alentours afin d’apporter vers elle des proies et autres éléments nutritifs.

Cependant, ce petit organe cellulaire à l’utilité mécanique incontestable a fait son chemin au cours de l’évolution ! Elle est également trouvée chez des bébêtes grand-format, incluant Homo sapiens, où le cil, parfois appelé flagelle (selon sa taille et sa capacité de mouvement) remplit de nombreuses fonctions et définit même certains types cellulaires au rôle fondamental avec des conséquences importantes lorsque leur structure est altérée.

Oui, je parle bien du spermatozoïde.

Pour bien comprendre comment fonctionne le cil, un point technique s’impose. Le cil est supporté par un échafaudage interne formé de tubes. Un tube de tubes (les microtubules) pour dire vrai, appelé axonème.

Figure 2 : Les protéines de tubuline forment les microtubules qui forment l’axonème qui supporte le cil.

On y voit nettement plus clair lorsqu’on sait qu’il existe deux types de cils qui ont des rôles distincts. Le cilium primaire non motile est un capteur avant tout. On le trouve à la surface de la grande majorité de nos cellules, en un unique exemplaire par cellule. Les chercheurs spécialistes ont pour habitude de parler du cil primaire en tant qu’antenne cellulaire, et pour cause. L’axonème étant enrobé de la même membrane qui recouvre le reste de la cellule, il va également porter les mêmes protéines de surface : les récepteurs membranaires. Ainsi, le cil aura la capacité de sonder le milieu extérieur de la cellule où il détectera par exemple des molécules qui circulent. 

De manière intéressante, ce sont surtout les variations physiques plus que chimiques qu’il pourra capter. De la même manière que le vent fera onduler les épis de blé dans les champs, le flux des liquides circulant sur les cellules fera plier les cils primaires. La détection et l’interprétation de ces flux sont des évènements majeurs dans de nombreux processus qui seront exposés plus bas. Il est pertinent de remarquer que la présence de ce type de cils est observée dans la plupart des types cellulaires de vertébrés. Et très récemment, une équipe canadienne a mis en évidence leur existence chez les éponges (ça avait par exemple été évoqué ici), montrant à cette occasion leur capacité à répondre très finement aux variations de flux d’eau. 

Figure 3 : Un cil (c) en microscopie électronique en transmission avec le corps basal ou basal body (bb) La plupart des corps basaux, ainsi que d’autres structures proches : les centrioles, sont composées de 9 triplets de fibres de tubuline et ceci est vrai pour les unicellulaires avec noyau comme pour l’être humain. Le cil lui-même est composé de 9 doublets qui s’étendent à partir des triplets. De plus, il y a 2 fibres au centre de l’axonème (ax). Par R. Allen grossi 16,000X. Barre = 0.5µm. Publié dans J. Protozool en 1967.

Le cil motile est champion du battement de cil. En effet, il bouge de manière active. Pour ce faire, des molécules présentes à la base du cil appelées dynéines vont consommer de l’énergie pour passer d’un doublet de microtubule à l’autre. Or, les microtubules étant maintenus ensemble, ils ne pourront pas coulisser, provoquant une traction sur l’axonème et une courbure du cil (voir éventuellement cette vidéo à 2:40). Ceci se faisant de manière régulière, le battement du cil observera un certain rythme qui sera généralement synchronisé avec les cils voisins. Dans le cas de cellules à flagelles multiples, cette synchronisation est d’autant plus importante qu’elle influence l’orientation du déplacement de la cellule qui les porte.

Parmi les cellules qui se déplacent grâce aux cils on peut citer la paramécie : un modèle bien connu des salles de classe. Le prof laisse de l’eau croupir quelques jours et rapporte ça :

Figure 4 : Photos en microscopie optique à contraste de phase de discovermagazine.com, en microscopie à fluorescence de J. Beisson et F. Ruiz (Génoscope) et coupe de cils à la surface de la paramécie observée en microscopie électronique à transmission par l’équipe d’Anne-Marie Tassin (CNRS de Gif-sur-Yvette).

Durant les millions d’années qui nous séparent de l’apparition de la première ébauche de cil, de l’eau a coulé sous les ponts, d’ailleurs il n’y avait pas encore de ponts que les ancêtres des paramécies pataugeaient déjà dans les cours d’eau aux côtés de nos ancêtres à nous.

Paramecium tetraurelia est un organisme unicellulaire qui mesure 300 µm de long environ. Sur la figure 4 ci-dessus les cils ont été marqués en vert fluo afin de les identifier. Les cils de la paramécie sont très organisés à sa surface. En effet, si on marque le corps basal du cil (voir bb pour « basal body » dans la figure 3 encore plus haut) on constate une impressionnante régularité dans la disposition des cils. En fait, les cils de P. tetraurelia lui permettent de se propulser comme une torpille à condition que ce ne soit pas des mi-cils… Effectivement, la moindre perturbation de cette organisation, même nanométrique, va avoir de l’impact sur le déplacement de la paramécie. De cette manière, de nombreuses mutations de l’organisation du squelette cellulaire ont été identifiées en analysant la nage de la paramécie. 

Il y a également des végétaux qui vont et qui viennent, voyez chlamydomonas :

Cette algue de 10µm environ possède deux flagelles qui lui permettent de se déplacer. En termes de structure moléculaire, les flagelles peuvent réellement être considérés comme des cils motiles longs. De la même manière que pour la paramécie, les mutations affectant la structures des flagelles seront très facilement détectables en catégorisant les modes de déplacement, parfois laborieux.

Et chez les pluricellulaires alors, me direz-vous ?

Homo sapiens est un exemple parmi d’autres. Les cils motiles présents à la surface des cellules de la surface interne des poumons (formée de cellules de type « épithéliales ») ont été très étudiés car ils sont impliqués dans des maladies. En effet, celles-ci sont causées par un problème d’organisation des cils et sont par conséquent appelées ciliopathies (« myopathies » pour les pathologies musculaires, « ciliopathies » pour les pathologies ciliaires … vous suivez ?). Par exemple, la dyskinésie ciliaire primitive (« dys » pour le défaut et « kinésie » pour le mouvement. Vous suivez toujours ?) est une maladie causée par une altération génétique des molécules structurant le cil où c’est le système respiratoire qui souffre le plus de la micro-malformation. Vous suivez toujours ? Parce que le cil, lui, ne suit pas du tout, entraînant de lourdes conséquences. Son battement défectueux nuit à l’évacuation du mucus pulmonaire conduisant, comme pour la mucoviscidose, à de fréquentes infections respiratoires.

Figure 5 : On visualise le mucus non-évacué aux abords des cils à l’intérieur des poumons d’une malade en microscopie électronique à balayage par Estelle Escudier (Inserm U.933)

Figure 6 : Cils portant des récepteurs dans leur membrane qui pourront capter des molécules dans le flux extracellulaire.

Et je crois que c’est t…

Ah non, attendez ! J’étais à un cheveu d’oublier de mentionner le mignonissime Schmittea mediterranea : un animal qui mérite bien quelques lignes dans un article sur les cils. En effet, en plus d’être capable de se régénérer totalement à partir de n’importe lequel de ses fragments (regardez-ça, c’est à couper le souffle), ce ver plat ne nage pas, il glisse (voir aussi).

Il glisse grâce à des cils qui recouvrent toute sa surface inférieure. Vous vous en doutez, le moindre micromètre de décalage dans l’arrangement des cils va avoir de l’impact sur le déplacement de la bête. Et voici ce que ça devrait donner et ce que ça peut donner :

Déplacement normal « glisse » 

Déplacement causé par une mutation du cil qui pourrait s’apparenter à celui d’une limace

Vidéos par Juliette Azimzadeh (Institut Jacques Monod)

En résumé, derrière un nom peuvent se cacher de nombreux concepts : le cil oculaire est un poil incomparable au cil auriculaire qui contient de fins filaments ou aux cils primaires et motiles qui contiennent des tubules. Cependant, quels que soient sa taille ou l’organisme qui le porte, l’important pour un cil c’est qu’il soit docile.

Références :

« Comment se forme un cil cellulaire ? » Bénédicte Salthun-Lassalle, PourLaScience.fr 2010

Evolutionary origins of sensation in metazoans: functional evidence for a new sensory organ in sponges. Danielle A Ludeman, Nathan Farrar, Ana Riesgo, Jordi Paps and Sally P Leys. BMC Evolutionary Biology 2014, 14:3 doi:10.1186/1471-2148-14-3

Tracing the origins of centrioles, cilia, and flagella. Zita Carvalho-Santos, Juliette Azimzadeh, José. B. Pereira-Leal, and Mónica Bettencourt-Dias. JCB vol. 194 no. 2 165-175 The Rockefeller University Press, doi: 10.1083/jcb.201011152

Le Cil : Succès évolutif d’une alliance sensori-motrice. Mme Christine PETIT, Collège de France, 2007.

Karen Uriot

Un petit mot sur l'auteur du billet : 

Karen Uriot (suivez-la sur twitter ici : @karenn55) sera prochainement docteure en Biologie Cellulaire. Elle dit avoir deux guides dans la vie : le visionneur qui a inventé la Microscopie et le créationniste du Calembour. Passionnée par toutes les Sciences, elle est ravie de pouvoir apporter sa petite contribution au web scientifique francophone.

Les surprises de l’insignifiant placozoaire

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.

Les plus petits artistes du monde.

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 mâchoires généralement 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 foraminifères sont 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