EVOLUTION EXPERIMENTALE

L'apparition de la vie multicellulaire a été recréée en laboratoire

levure de bière unicellulaire
Des chercheurs ont réussi à faire passer les cellules de la levure de bière (image ci-dessus), lesquelles sont des organismes unicellulaires, à un état multicellulaire.
Comment les organismes unicellulaires, qui sont apparus sur Terre il y a quelques 3,5 milliards d'années, sont-ils devenus des êtres multicellulaires, ouvrant alors la voie à l'apparition des plantes et des animaux ? Des chercheurs viennent de répondre à cette question longtemps restée sans réponse... en recrééant en laboratoire cet épisode crucial de la vie sur Terre.

60 jours seulement. C'est le temps qui a été nécessaire à deux biologistes de l'Université du Minnesota pour reproduire en laboratoire le passage d'un organisme unicellulaire à la multicellularité. Et ce, en cultivant de la levure de bière, un organisme unicellulaire bien connu des chercheurs. Une première, publiée le 17 janvier 2012 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

Comment Will Ratcliff et Michael Travisano ont-ils procédé ? Dans un premier temps, les deux chercheurs ont cultivé les cellules de levure dans des tubes à essai, où elles ont vécu de façon solitaire comme à leur habitude. Puis, au bout de plusieurs cycles de duplication de ces cellules, ils ont passé les tubes à essai dans une centrifugeuse. Le but ? Détecter d'éventuelles grappes de cellules, la première étape d'un passage à la multicellularité, en faisant descendre ces grappes dans le bas des tubes à essai sous l'effet de leur poids.

Au terme de la centrifugation, des grappes de cellules sont bel et bien apparues dans le bas des tubes à essai ! Will Ratcliff et Michael Travisano ont alors extrait ces grappes, qu'ils ont cultivées dans un nouvel environnement très riche en nutriments. Résultat ? Soixante divisions cellulaires plus tard, ces grappes, désormais constituées chacunes de centaines de cellules, étaient devenues des sortes de boules de la taille d'un gros flocon de neige.

Des cellules qui se sacrifient pour les autres


Ces boules de cellules étaient-elles des êtres multicellulaires ? A ce moment-là, les chercheurs n'avaient pas suffisamment d'éléments pour le dire avec certitude. En effet, ces boules de cellules pouvaient tout aussi bien être des organismes dits coloniaux, qui ne sont pas considérés comme des êtres multicellulaires (comme les thalles formées par certaines bactéries par exemple). En effet, un organisme colonial est un simple agrégat d'êtres unicellulaires qui se regroupent momentanément pour accroître leurs chances de survie, et qui peuvent à tout moment quitter cet agrégat pour reprendre leur existence solitaire. En revanche, les cellules d'un organisme multicellulaire ne peuvent pas vivre en dehors de ce dernier, car elles interagissent et coopèrent entre elles.

Pour y voir plus clair, Will Ratcliff et Michael Travisano ont analysé en détail chaque cellule de ces boules. Ils ont alors constaté que les cellules n'étaient pas seulement "serrées" les unes aux autres, mais qu'elles étaient interdépendantes. En effet, après chaque division, ces cellules continuaient d'être liées les unes aux autres. Le signe d'un patrimoine génétique similaire partagé par chacune de ces cellules, ce qui accroît la probabilité que les cellules se mettent à coopérer entre elles.

Mais le signe manifeste de la multicellularité est venu d'une autre observation. En effet, Will Ratcliff et Michael Travisano se sont aperçus que les boules de cellules ne grossissaient pas indéfiniment. Lorsqu'elles atteignaient une taille critique, des cellules se détachaient de la boule... pour déboucher sur la formation d'une nouvelle boule, en quelque sorte "fille" de la première.

Plus encore, les chercheurs ont découvert que les cellules à l'origine de la création de la boule "fille" parvenaient se détacher de la boule "mère"... grâce au sacrifice d'autres cellules, via un mécanisme de "suicide cellulaire" appelé apoptose. Un comportement altruiste (au sens biologique du terme), caractéristique des organismes multicellulaires. En effet, les cellules d'un être multicellulaire sont capables de se sacrifier pour le bénéfice d'autres cellules. Un exemple très connu de ce phénonène est le cas des cellules somatiques (qui constituent les muscles, le cerveau....) et des cellules germinales (ou sexuelles). Chez l'homme par exemple, ce n'est que grâce au sacrifice des cellules somatiques que les cellules germinales ont la possibilité de transmettre leur patrimoine génétique.

Le cancer est-il un être multicellulaire fossile ?


Les débouchés de cette expérience ? Tout d'abord, elle permettra probablement de mieux comprendre le passage à la vie multicellulaire, survenu sur Terre il y a au moins 2,1 milliards d'années (lire sur le site du CNRS "Découverte de l'existence d'une vie complexe et pluricellulaire datant de plus de deux milliards d'années").

Mais elle pourrait aussi permettre de mieux comprendre les mécanismes cellulaires qui président à l'apparition du cancer. En effet, une étude a récemment suggéré que les tumeurs cancéreuses ressemblent probablement beaucoup à d'anciennes formes de la vie multicellulaire apparues sur Terre il y a 1 milliard d'années..

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