Le rotifère, un métagénome à lui tout seul

Un article récent qui me paraît bouleverser pas mal de choses est l'occasion de vous parler d'une famille de tous petits organismes, les rotifères. De taille inférieure à 2 mm, ces animaux minuscules sont présents dans tous les écosystèmes aquatiques :

Un article récent qui me paraît bouleverser pas mal de choses est l'occasion de vous parler d'une famille de tous petits organismes, les rotifères. De taille inférieure à 2 mm, ces animaux minuscules sont présents dans tous les écosystèmes aquatiques : ils sont une composante essentielle du zooplancton marin, mais sont aussi source de nourriture dans les eaux douces, participent à la décomposition des sols, et on les retrouve dans les mers les plus chaudes jusque dans les pays les plus froids, dans les tourbières, les lichens, et les boues glacées.

Cette ubiquité permet de comprendre que ces bêtes sont un maillon essentiel de la chaîne alimentaire dans bien des contextes, et justifie s'il en est besoin, que l'on se penche un peu sur elles. Et pour le coup, ce ne sont pas les surprises qui manquent.

Tout d'abord, ce groupe comporte plusieurs centaines d'espèces, dont certaines ont une sexualité baroque : il n'y a presque pas de mâles, l'essentiel de la reproduction se faisant par parthénogenèse (c'est à dire : les femelles donnent naissance à la génération suivante sans avoir besoin d'être fécondées). Ce qui, en terme de brassage génétique, n'est pas a priori optimal, puisqu'évolutivement on explique la reproduction sexuée par le fait qu'elle permet le mélange du matériel génétique des deux individus, et donc la création de nouveauté. Ici de toute évidence, certaines espèces de rotifères s'en passent très bien... De l'intérêt d'être une exception dans le règne animal (il y en a d'autres) ! Et de l'humilité du biologiste qui doit remettre ses lois sur l'ouvrage quand il est face à un superbe contre-exemple... Par ailleurs, dans le cas des reproductions classiques, les rotifères peuvent produire différent types d'oeufs, à éclosion lente ou rapide, là encore une particularité de leur groupe. Toute cette gamme de stratégies reproductives semble être en rapport avec leur capacité à coloniser efficacement des environnements variés, et donc leur omniprésence.

Ce qu'on sait aussi depuis quelques années, c'est que ces animaux peuvent supporter une déshydratation extrême, par le biais d'un phénomène fascinant : ils fragmentent alors leur génome, normalement constitué de quelques paires de chromosomes, en une multitude de petits tronçons. Le tour de force est leur capacité à reconstituer l'incroyable puzzle de ces nombreux tronçons, dans leur organisation initiale, quand les conditions favorables reviennent. Pour ce que l'on sait de l'organisation des génomes actuellement, et de la complexité des mécanismes de réparation quand une cassure apparaît ici ou là, cette reconstitution « naturelle », et de cette ampleur, est à vrai dire sidérante. Pour continuer dans l'étrangeté, on a montré en début d'année que ces animaux résistaient extraordinairement bien aux radiations. Etrangeté supplémentaire que cette propriété ? Pas tout à fait. En effet, à ce stade une cohérence semble se dessiner : comme les radiations ont souvent pour effet de casser l'ADN en de nombreuses part, on peut comprendre, au vu de ce qui précède, que ces animaux soient mieux dotés quand il s'agit d'y résister.

 

Mais la grosse grosse nouvelle a été publiée il y a quelques jours dans Science. Une équipe a démontré dans le génome d'une espèce de rotifère, Adineta vaga, l'incorporation massive de fragments d'ADN d'organismes très différents : plantes, bactéries, champignons, animaux, n'en jetez plus ! Un vrai attrape-tout, sans équivalent dans la littérature par son ampleur et par l'horizon élargi de ces acquisitions. Et une singulière interrogation fondamentale...En effet, sur le plan du génome, on caractérise notamment une espèce donnée par la structure de celui-ci. Par sa capacité à tant absorber, à se recréer des pans entiers de génomes, le rotifère lance un défi aigu à tous les classificateurs patentés. Evidemment, quand on connait sa capacité à faire le mécano avec ses gènes à lui, on se dit que ceci explique en partie cela. Néanmoins, cette hospitalité pour de l'ADN exogène, chez un animal, est un vrai mystère et peut-être une adaptation évolutive de tout premier ordre. D'autant que le rotifère ne se contente pas d'héberger cet ADN venu d'ailleurs : il peut le faire fonctionner, et l'utiliser donc à son profit.

 

Elément de contexte, cependant : Les flux de gènes d'une espèce à une autre sont connus depuis de nombreuses années. Les bactéries d'espèces voisines font cela régulièrement, c'est ce qu'on appelle le « transfert horizontal ». A une autre échelle, le génome humain porte les traces anciennes mais non fonctionnelles d'insertions d'ADN issu notamment de retrovirus qui se sont intégrés dans le génome d'un de nos ancêtres et qui ont perdu leur rôle fonctionnel. Il y a énormément de traces de ce genre dans notre génome, puisqu'on estime qu'un bon tiers -au moins ! - s'est constitué ainsi. Mais il s'agit là d'insertion anciennes, ponctuelles, non « utilisables », dont seule l'accumulation génération après génération peut permettre de comprendre l'ampleur. Rien à voir avec la capacité du rotifère à capter tout l'ADN qu'il trouve dans le milieu, à l'intégrer et à le faire fonctionner. Cette capacité là, est vraiment une très très grande curiosité.

 

Cette découverte est d'autant plus passionnante qu'elle donne une nouvelle dimention à un concept inventé récemment : le métagénome.

L'idée est la suivante ; plutôt que de chercher à dénombrer et connaître précisément tous les microorganismes présents, mettons, dans une goutte d'eau de mer, on extrait l'ADN de tout ce petit monde, toutes ces espèces différentes. Cette extraction d'ADN est simple à réaliser. De la sorte, on ne connait pas forcément à qui appartient chaque portion d'ADN, mais on a une sorte de carte d'identité biologique de la goutte, faite de bouts de génomes issus de plusieurs espèces animales, végétales ou microbiennnes : cet ensemble disparate de génomes est alors appelé « métagénome », et peut être une base suffisante, une première approximation, pour connaître la composition biologique d'un milieu donné, et les interactions entre ses composantes. Notre petit rotifère, lui, semble être un vrai petit métagénome à lui tout seul ! Sera t il un « piège » pour découvrir la présence grâce à lui d'organismes y ayant laissé leur empreinte ?

 

En résumé : une stratégie évolutive inédite + une plasticité incroyable + une résistance remarquable aux agressions du milieu + une sexualité tristounette mais riche en enseignements + un potentiel outil biologique vivant pour mesurer la biodiversité = une découverte de tout premier ordre... Chapeau !

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