Comment les vers de glace se sont adaptés à la glace
Les vers de glace vivent sur les glaciers d’Alaska et du nord-ouest pacifique de l’Amérique du Nord, où les températures restent proches du point de 0°C pendant presque toute l’année. Entre la fin du printemps et le début de l’automne, ils suivent un rythme quotidien. Pendant la journée, ils restent cachés dans de minuscules fissures de la glace. L’après-midi, lorsque la lumière du soleil fait fondre une partie de l’eau de surface, ils émergent pour se nourrir d’algues des neiges et de bactéries réparties sur le glacier, avant de se retirer à nouveau dans la glace lorsque les températures baissent. Ils sont également très résistants à l’intense rayonnement ultraviolet présent à la surface des glaciers. Ils comptent parmi les plus grands organismes au monde à passer l’ensemble de leur cycle de vie sur la glace. Lorsque les températures dépassent nettement le point de congélation, les vers commencent à mourir. Malgré leur petite taille, ils jouent aussi un rôle important dans les écosystèmes glaciaires en servant de nourriture aux oiseaux et à d’autres animaux.
Les vers de glace posent une question biologique fascinante : comment peuvent-ils survivre et rester actifs dans des conditions aussi extrêmes ? Les basses températures ralentissent les réactions chimiques dont les cellules dépendent pour survivre. Les molécules se déplacent plus lentement, ce qui réduit leurs chances d’entrer en collision avec les bons partenaires réactionnels. Comme la vie repose sur d’innombrables collisions moléculaires se produisant constamment à l’intérieur des cellules, produire de l’énergie devient de plus en plus difficile dans le froid. La plupart des organismes réagissent en ralentissant leur métabolisme. Les vers de glace semblent avoir développé une autre solution.
Des chercheurs ont découvert que les vers de glace contiennent des niveaux inhabituellement élevés d’ATP, une molécule souvent décrite comme la monnaie énergétique de la cellule. L’ATP alimente presque tout ce que font les cellules, des mouvements musculaires au transport de molécules et à la réparation des dommages. Chez la plupart des organismes, la production d’ATP diminue dans le froid. Les vers de glace montrent le schéma inverse. Leurs niveaux d’ATP augmentent même lorsque les températures baissent. Les scientifiques pensent que ces concentrations exceptionnellement élevées d’ATP pourraient compenser la réduction des mouvements moléculaires causée par le froid, en augmentant la probabilité que des réactions cellulaires essentielles puissent encore se produire.
Cette adaptation pourrait être liée aux mitochondries, les structures cellulaires responsables de la production d’ATP. À l’intérieur des mitochondries se trouve un complexe protéique appelé ATP synthase. Celui-ci fonctionne un peu comme une turbine microscopique. Un flux de protons, de minuscules particules chargées, traverse la structure et fait tourner une partie du complexe. L’énergie produite par ce mouvement est ensuite utilisée pour fabriquer de l’ATP.
Les chercheurs ont découvert des modifications inhabituelles dans la version de l’ATP synthase des vers de glace. Une région contient une extension moléculaire supplémentaire absente chez des vers étroitement apparentés. Les chercheurs proposent que cette extension aide les protons à circuler plus efficacement à travers la machinerie produisant l’ATP dans des conditions glaciales, permettant ainsi aux vers de glace de continuer à produire de l’énergie malgré le froid.
Il existe même des indices suggérant qu’une partie de cette adaptation pourrait provenir à l’origine de micro-organismes vivant dans des environnements glacés. Cela pourrait s’être produit par transfert horizontal de gènes, un processus par lequel des gènes passent d’un organisme à un autre sans lien de parenté direct. Si cette interprétation est correcte, les vers de glace auraient acquis une partie de leur stratégie de survie au froid auprès de micro-organismes déjà adaptés à la vie dans la glace.
De nombreux détails restent encore incertains, mais les vers de glace offrent un exemple impressionnant de la manière dont l’évolution peut résoudre les défis posés par les environnements extrêmes. Des chercheurs ont même montré que certains des mécanismes liés à la tolérance au froid chez les vers de glace peuvent également augmenter la résistance au froid d’autres organismes en laboratoire. Plutôt que de simplement tolérer le froid, les vers de glace ont développé des moyens de continuer à produire de l’énergie dans des conditions qui ralentissent la plupart des formes de vie. Alors que les glaciers continuent de rétrécir sous l’effet du réchauffement climatique, ces vers hautement spécialisés risquent de perdre l’habitat dont ils dépendent, ainsi que les relations écologiques qui se sont développées autour d’eux. Même ces minuscules animaux montrent à quel point la vie peut être remarquablement adaptable.
Léa Zinsli, PolarJournal
