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Cryptobiose

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La cryptobiose est très rare chez lesPhanérogamesmais quelquesxérophytesprésentent cette particularité. Tel est le cas d'une autre « plante de la résurrection »,Myrothamnus flabellifolia(en)dont la teneur en eau peut descendre à 7 % dans ledésert du Kalahari.Cette plante synthétise duglycérolqui remplace les molécules d'eau, dutréhalosequi protège les protéines, de l'arbutinequi est un inhibiteur desphospholipasesmembranaires,et desflavonoïdesphotoprotecteursqui, en absorbant lesUV,réduisent laphoto-oxydation[1].

Lacryptobiose(du greccrypto,« caché » etbios,« vie »), appelée aussiabiose(préfixeprivatifasignifiant « sans »), est un état dumétabolismecomplètement arrêté (ou du moins non mesurable avec les techniques actuelles) d'unorganisme vivant[2].Il s'agit véritablement d'un état destase:totalement inactif, l'organisme peut alors se maintenir tel quel pour une durée aléatoire et prolongée, et résister à de nombreuxstress abiotiquesavant d'être réactivé dans les bonnes conditions, et ceci tant qu'il n'est pas détruit mécaniquement par une force suffisante (ce qui entraînerait alors samort,ou l'incapacité irréversible à retrouver la cohérence de ses processus vitaux). Cet état de vie suspendue (correspondant à un amétabolisme) se distingue de la vie ralentie (hypométabolisme telles que laquiescenceou ladormance) et de la vie latente (paucimétabolisme telles que l'hibernationou l'estivation)[3].

Cette réactivation s'appelle l’anabiose(du grecana,retour etbios,vie) oureviviscence,période qui suit toute cryptobiose et qui correspond à la capacité d'un organisme de revenir à la vie active.

Lecryptobiontedésigne l'organisme dans cet état physiologique extrême dans lequel ne peut être observé aucun des signes extérieurs caractérisant une activité métabolique.

Cet état physiologique correspond à unestratégie de minimisation des risques(stratégie d’évitement face à des contraintes écologiques).

Processus

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L'organisme qui entre en anhydrobiose perd une grande partie de son eau intracellulaire. Cette déshydratation s'accompagne de l'accumulation dans les cytoplasmes cellulaires d'osmoprotecteurs,notamment leglycérolou letréhalosequi semblent éviter aux organismes de se casser. Les deux théories principales sur la manière dont ce type de molécule agit dans l'organisme à l'état de cryptobiose, sont la théorie de lavitrification(état qui empêche la formation de glace) et la théorie du remplacement de l'eau (molécules d'eau remplacées par du tréhalose qui protège notamment les protéines membranaires), mais il est possible qu'une combinaison de ces deux mécanismes soit à l'œuvre[4].

Modes de cryptobiose

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Différents modes de cryptobiose sont distingués selon le type destress abiotique[5]:

  • l’anoxybiose,réponse cryptobiotique qui se produit à la suite d'une diminution du taux d'oxygène (stressanoxique);
  • l’anhydrobiose,à la suite d'une baisse drastique de l'eau ambiante (stress hydrique ou cas extrême detolérance à la dessication(en));
  • lachimiobiose,à la suite de hauts niveaux de toxines environnementales (stress chimique);
  • lacryobioseà la suite d'une baisse importante de la température externe (stress thermique);
  • l’osmobiose,à la suite d'une décroissance dupotentiel hydriqueaprès unstress osmotique.

Exemples

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Des contraintes environnementales peuvent induire des bactéries, protistes, champignons, plantes et animaux à se mettre en état de cryptobiose. Les systèmes cryptobiotiques mettent en jeu le plus souvent desspores,descystes,desgrainesou deslarves[6].

Animaux

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Anhydrobiose d'un tardigradeRichtersius coronifer.

De nombreux animaux sont capables d'entrer en cryptobiose (tardigradesetrotifèresqui peuvent vivre dans cet état des centaines d'années,nématodes,crustacés,notamment les embryons d'Artemia franciscanaouArtemia salina,insectes), certains comme les tardigrades et les rotifères étant aptes à utiliser tous les modes. Chez les tardigrades, les animaux les plus connus possédant cette faculté, la survie a été rapportée dans les cas suivants:

  • en laboratoire, températures[7]:
    • à−273,10°C,durant 20 heures, puis« réchauffés et réhydratés: ils sont alors revenus à la vie active ».
    • à−200°Cpendant 20 mois« et ont survécu. »
    • à150°C« et n'ont pas succombé pour autant. »
  • des durées très importantes de congélation (des tardigrades récoltés dans des calottes glaciaires et qui s'y trouvaient depuis 2 000 ans sont revenus à la vie)[8]
  • vide spatial (270 km d'altitude);
  • pression de 600 mégapascals, soit l'équivalent d'une colonne d'eau de 60 000m
  • dose de rayons X de 570 000 rads (ladose létale médianepour un humain est d'environ 500 rads)

Le biologiste suédoisKjell Ingemar Jönssonet ses collègues ont réalisé des expériences en 2007, en envoyant des tardigrades dans l'espace. Malgré leur exposition aux rayonnements et au vide spatial, plusieurs de ces animaux sont revenus avec la possibilité de revenir en vie.

Le record de durée (juillet 2023) est détenu par un ver en cryptobiose depuis 46 000 ans, découvert à 40 mètres de profondeur dans le pergélisol sibérien et ranimé. Des analyses génétiques ont montré que ces vers appartient à une nouvelle espèce,Panagrolaimus kolymaensis(en)[9].

Plantes

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En période de sécheresse, lesfrondesduCétérach officinaltraduisent leur capacité de survivre en état d'anhydrobiose.
En automne, les frondes de lafougère aigleprésentent une aptitude à l'anhydrobiose.

Face à unstress hydrique,lesbryophyteset leslichensadoptent unestratégie de résistance,lapoïkilohydrie:leur teneur en eau varie suivant les variations d'hygrométriede l'environnement extérieur, de 10 à 90 % de leur poids frais, car ces organismes dépourvus de cuticule et de vaisseaux conducteurs sont incapables de contrôler la perte en eau de leurs cellules et se déshydratent facilement par toute leur surface. C'est pourquoi ils restent pour beaucoupinféodésaux milieux humides, mais de nombreuses espèces sont aussipionnièresdesmilieux secsgrâce à une stratégie d'évitement, l'anhydrobiose[10].

Certainesfougèrespos sắc dent cette aptitude: leCétérach officinalest une espèce commune des fentes des rochers (plantechasmophyte) et vieux murs calcaires (plantelithophyte)[11].En période de sécheresse, lesfrondespersistantes s'enroulent et présentent sur leur face inférieure des écailles brillantes et argentées qui réfléchissent la lumière solaire afin de diminuer latranspiration.Ellesbiosynthétisentdestanninsbruns qui sont des protecteurs contre l'explosion oxydative[12].D'autres fougèresépilithes(Notholaena(en),Asplenium,Cheilanthes,Pyrrosia lingua…) pos sắc dent cette faculté[13].Les frondes de lafougère aigleprésentent aussi une aptitude à l'anhydrobiose:leur couleur automnaleest due aux tannins bruns comme l'acide coumarique,protecteur contre lesstress biotiques(attaques de pathogènes) etabiotiques(froid, sécheresse) qui induisent unstress oxydatif[14].

Cryptobiose et état vivant

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La question se pose de savoir si un animal en cryptobiose est toujoursvivantdans cet état ou non. L'état de cryptobiose est un état inerte où aucunmécanisme métaboliquene peut être mis en évidence: selon lesdéfinitions de la viehabituelles caractérisée par desfonctions(homéostasie,reproduction,évolutionetc..), la cryptobiose n'est pas un état de vie[2],en revanche il peut être possible de caractériser la vie par desstructuresouorganisationspermettant la reviviscence[2].

Notes et références

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  1. ↑(en)Claudia Engelhardt, Frank Petereit, Matthias Lechtenberg, Ursula Liefländer-Wulf, «Qualitative and quantitative phytochemical characterization of Myrothamnus flabellifolia Welw»,Fitoterapia,vol.114,‎(DOI10.1016/j.fitote.2016.08.013)
  2. ↑abetcStéphane Tirard, «Cryptobiose et reviviscence chez les animaux, le vivant et la structure»,Études sur la mort,no124,‎,p.81-89(lire en ligne,consulté le).
  3. ↑J. André Thomas,Introduction à l'étude de la survie,Masson,,p.7
  4. ↑(en)Mauro Sola-Penna, José Roberto Meyer-Fernandes, «Stabilization against thermal inactivation promoted by sugars on enzyme structure and function: why is trehalose more effective than other sugars?»,Archives of Biochemistry and Biophysics,vol.360,no1,‎,p.10–14(DOI10.1006/abbi.1998.0906)
  5. ↑(en)I.A. Kinchin, Ian M. Kinchin,The Biology of Tardigrades,Portland Press,,p.76
  6. ↑(en)McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology,McGraw-Hill,,p.86
  7. ↑Les tardigrades, survivants de l'extrême
  8. ↑(en)http:// astronoo /en/news/tardigrade.html
  9. ↑(en)AnastasiaShatilovich,Vamshidhar R.Gade,MartinPippel,Tarja T.Hoffmeyer,Alexei V.Tchesunov,LewisStevens,SylkeWinkler,Graham M.Hughes,SofiaTraikov,MichaelHiller,ElizavetaRivkina,Philipp H.Schiffer,Eugene W.Myerset Teymuras V.Kurzchalia,«A novel nematode species from the Siberian permafrost shares adaptive mechanisms for cryptobiotic survival with C. elegans dauer larva»,PLOS Genetics,vol.19,no7,‎,e1010798(ISSN1553-7404,PMID37498820,PMCID10374039,DOI10.1371/journal.pgen.1010798,lire en ligne)
  10. ↑Robert Gorenflot,Biologie végétale,Masson,,p.213
  11. ↑Robert Gorenflot,Biologie végétale,Masson,,p.214
  12. ↑(en)Suzana Živković, «Dehydration-related changes of peroxidase and polyphenol oxidase activity in fronds of the resurrection fern Asplenium Ceterach l.»,Arch. Biol. Sci.,vol.62,no4,‎,p.1071–1081(DOI10.2298/ABS1004071Z)
  13. ↑(en)Nina Michailovna Derzhavina, «Adaptation of epilthic ferns on different levels of structural organization»,Contemporary Problems of Ecology,vol.8,no2,‎,p.146(DOI10.1134/S1995425515020043)
  14. ↑(en)D.M. Glass, Bruce A. Bohm, «The accumulation of cinnamic and benzoic acid derivatives in Pteridium aquilinum and Athyrium felix-femina»,Phytochemistry,vol.8,no2,‎,p.371-377(DOI10.1016/S0031-9422(00)85433-3)

Annexes

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Bibliographie

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Articles connexes

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Liens externes

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