Après avoir été congelés durant 40 000 ans en Arctique, des organismes multicellulaires reprennent une activité biologique

Publié le 28.06.2019

L’Arctique peut être une région particulièrement hostile au développement de la vie et où la survie demande aux animaux des stratégies très élaborées. Cet environnement difficile peut paradoxalement donner lieu à des découvertes extraordinaires concernant la frontière entre la vie et la mort en plongeant les organismes dans un état de survie minimale durant de très longues périodes.

Le pergélisol des régions arctiques constitue une réserve unique de ressources génétiques congelées, une sorte de congélateur géant où l’on peut rencontrer à la fois des organismes unicellulaires ou multicellulaires. Une équipe de recherche russo-américaine a étudié plus de 300 échantillons de pergélisols d’origines et d’âges variés.

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Portions de pergélisol tombées dans l’océan suite au réchauffement climatique (Alaska)
Crédit photo : Benjamin Jones, U.S. Geological Survey
Domaine public

Ils ont eu la surprise de découvrir en 2002 des échantillons comportant des nématodes (vers ronds) [1] viables dans des terriers fossiles d’écureuils situés dans le cours inférieur du fleuve Kolyma [2] à l’extrémité nord-est de la Sibérie. L’un des terriers étudié se composait d’un conduit et d’une large chambre de plus de 25 cm de diamètre, le tout à 30 m de profondeur sous la surface du sol actuel, dans une couche de pergélisol hérité de la dernière période glaciaire. La datation au radiocarbone [3] donne un âge aux alentours de - 32 000 ans (Pléistocène supérieur). Des nématodes ont aussi été rencontrés dans des carottes provenant de pergélisols issus de dépôts glaciaires se situant au voisinage du fleuve Alazeïa [4] qui coule au nord-est de la Sibérie et se jette dans la mer de Sibérie orientale. L’échantillon prélevé se trouvait à 3,50 m de profondeur, l’âge du pergélisol a été estimé par la méthode radiocarbone à - 41 700 ans (plus ou moins 1 400 ans) (Pléistocène supérieur). Les échantillons ont vu leur température et leur stérilité maintenues lors du prélèvement et aussi lors du transport ; arrivés au laboratoire, ils ont été stockés à une température de – 20 °C. Les nématodes viables ont été isolés du pergélisol par la méthode de culture d’enrichissement (technique qui favorise la croissance d’organismes ayant des caractéristiques particulières tout en inhibant la croissance d’autres), la nourriture apportée par les scientifiques aux nématodes étant essentiellement constituée de bactéries Escherichia coli.

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Un nématode Caenorhabditis elegans
Crédit photo : Bob Goldstein, Wikimedia Commons
Certains droits réservés : Licence Creative Commons-BY-SA

La détermination taxonomique des nématodes a été réalisée par examen microscopique de leurs caractéristiques morphologiques et morphométriques. En complément, l’ARN ribosomique 18S [5] a été étudié, il est en effet fréquemment utilisé pour les analyses phylogénétiques. Les résultats de ces analyses ont démontré que les nématodes provenant des terriers fossiles situés non loin du fleuve Kolyma faisaient partie du genre Panagrolaimus, espèce Panagrolaimus detritophagus [6] (ordre des Rhabditida), alors que ceux provenant du voisinage du fleuve Alazeïa appartenait au genre Plectus, espèce Plectus parvus [7] (ordre des Plectida). Les chercheurs ont prouvé qu’il était impossible que des nématodes actuels aient pu atteindre les profondeurs d’où ont été extraits les échantillons de pergélisol étudiés. En effet, la profondeur du dégel saisonnier dans ces régions atteint environ 80 cm et n’a jamais excédé 1,50 m, même au cours de la déglaciation survenue il y a 9 000 ans au début de l’Holocène. Au-delà de ce niveau, on atteint le pergélisol datant du Pléistocène supérieur qui est cimenté par la glace, l’influence des phénomènes extérieurs y reste très limitée. Les scientifiques estiment que les lieux des prélèvements n’ont jamais été décongelés et que par conséquent, l’âge des sédiments correspond à celui des nématodes qui y sont incorporés. Ils ont pu en déduire que ces derniers, qui appartiennent aux deux familles Panagrolaimidae et Plectidae, sont très résistants à la congélation ainsi qu’à la dessiccation.

Cette étude démontre la capacité extraordinaire de ces organismes multicellulaires à survivre durant des dizaines de milliers d’années dans des conditions de cryoconservation naturelle. Ces capacités remarquables de survie ouvrent des perspectives de recherche dans de nombreux domaines scientifiques aussi variés que la médecine, la biologie ou l’astrobiologie. Ces nématodes pourraient à ce jour représenter les êtres multicellulaires les plus anciens encore en vie à avoir jamais été découverts sur la Terre.

Ludovic Hamiaux, Inist-CNRS

[1]Lien sur nématodes.

[2]Lien sur Kolyma.

[3]Lien sur radiocarbone.

[4]Lien sur Alazeïa.

[5]Lien sur ARN ribosomique 18S.

[6]Lien sur Panagrolaimus detritophagus.

[7]Lien sur Plectus parvus.

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