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Depuis quarante ans, Dag Klaveness élève des protozoaires, ces petits animaux aquatiques à une seule cellule (ce sont donc des protistes). Ils se nourrissent d'algues, unicellulaires elles aussi, d'où la couleur verte du contenu du flacon que le biologiste tient dans sa main. © Yngve Vogt
Ce petit être, de 30 à 50 micronsmicrons de diamètre, qui s'ébat dans la boue d'un lac norvégien, à une trentaine de kilomètres au sud d'Oslo, nous ferait plonger un milliard d'années en arrière, à l'époque où nos ancêtres n'étaient pas plus gros que lui. L'équipe du Microbial Evolution Research Group (Merg) qui en étudie ses gènes affirme que ce collodictyon nous montre à quoi pouvaient ressembler les organismes qui venaient de se doter d'un noyau - on les appelle les eucaryotes -, se différenciant ainsi des bactéries et des archées (les procaryotes), et qui commençaient alors à se séparer en grandes lignées. Trois d'entre elles ont connu un joli succès, conduisant aux champignons, aux plantes vertes et aux animaux.
Pourtant, les collodictyons sont connus depuis longtemps. La première description d'une espèce de ce modeste groupe remonte en effet à 1865. Mais l'espèceespèce (nouvelle) extraite du lac proche de la ville d'Ås nous montre aujourd'hui ses gènes et cela grâce à Dag Klaveness.
Voilà quarante ans que ce biologiste du Merg s'adonne à une passion : élever des protistes. Ces organismes unicellulaires, comme les paraméciesparamécies et les amibes, pullulent partout où il y a de l'eau. Les aquariophiles les connaissent sous le nom « d'infusoirs », un terme ancien datant de l'époque où l'on croyait qu'ils naissaient par génération spontanée.
Un collodictyon se promène, tiré par ses quatre flagelles, une exception dans le monde vivant. Les autres eucaryotes, depuis un milliard d'années, en ont soit un soit deux. Les animaux, qui sont sont des monocontes, ont conservé ce vieux souvenir : le spermatozoïde nage à l'aide d'un unique flagelle, poussant la cellule. © UiO/MERG
Les premiers eucaryotes ont choisi leur nombre de flagelles
Ce bestiaire, qui comprend aussi des organismes photosynthétiques apparentés aux végétaux, est très varié et les liens de parenté entre les espèces sont bien difficiles à démêler. En réussissant leur élevage, Dag Klaveness en multiplie la quantité disponible, ce qui facilite l'étude de leur ADNADN, les informations génétiquesgénétiques étant précieuses pour déterminer qui est le plus proche parent de qui.
Son collègue Kamran Shalchian-Tabrizi lui a donc confié ce collodictyon, qui vit au milieu d'une soupe d'algues vertes unicellulaires. Cet organisme serait un cousin vraiment lointain, expliquent les taxonomistes, car il possède quatre flagellesflagelles. Ces filaments servent aux cellules mobilesmobiles à se déplacer dans l'eau en nageant et les biologistes ont compris que leur nombre et leur disposition ont été fixés il y a très longtemps, devenant caractéristiques de grandes lignées. Chez les premiers eucaryotes, semble-t-il, on avait soit un soit deux flagelles. Les « unicontes » sont devenus plus tard des champignonschampignons, des choanoflagellés (petits organismes) ou des animaux. Les « bicontes » sont devenus, pour les plus connus, des plantes vertes. Nous sommes donc plus proches d'une girollegirolle que d'une orchidéeorchidée (d'autres caractéristiques le confirment, d'ailleurs).
Les gènes du collodictyon
Mais alors, avec quatre flagelles, où sont donc les collodictyons ? L'équipe norvégienne a mis l'organisme en culture en prenant soin de le nourrir avec des bactériesbactéries plutôt qu'avec des alguesalgues. Ces végétaux étant eux aussi eucaryotes, le risque était grand, lors de l'analyse de l'ADN, de ne pas parvenir à bien séparer les gènes des uns et des autres. En revanche, les généticiensgénéticiens savent repérer les gènes de ces procaryotes que sont les bactéries et donc les distinguer de ceux du collodictyon. Comme ils l'expliquent avec un certain humour dans le communiqué publié par l'université d’Oslo, « ce n'est pas leur nourriture favorite, mais ils ont seulement le choix entre manger cela ou mourir ».
En séquençant tout le matériel génétiquematériel génétique récolté après centrifugation, les chercheurs ont comparé les gènes trouvés avec ceux d'autres organismes. « Nous avons trouvé une nouvelle branche de l'arbre de la viearbre de la vie, s'enthousiasme Kamran Shalchian-Tabrizi. C'est unique ! Jusqu'ici, nous ne connaissons aucun autre groupe qui se rapproche autant des racines de l'arbre de la vie. » Les plus proches cousins actuels de ce collodictyon seraient les Excavata (des unicellulaires « creux », d'où leur nom, restés très discrets au fil de l'évolution), le plus ancien groupe à deux flagelles, et les amibes, les plus anciens organismes à un seul flagelle.
L'équipe en est encore à décrypter les séquences génétiques trouvées et n'a pas encore publié ses résultats dans une revue scientifique. Les biologistes norvégiens espèrent dénicher des gènes particuliers, reconnaissables, qui renseigneraient sur des fonctions anciennes. Par exemple, expliquent-ils, s'ils retrouvent des bribes génétiques apparentés à certaines bactéries photosynthétiques, il y aura une trace des premières symbioses entre elles et les cellules eucaryotes, puisque c'est là l'origine des chloroplasteschloroplastes, siège de la photosynthèse chez les végétaux. « Cet organisme est comme un télescopetélescope pour observer le microcosme originel » s'emporte Kamran Shalchian-Tabrizi.
