La résistance au froid et à l’immersion chez des microarthropodes de l’Arctique

Publié le 01.09.2016

Des pseudoscorpions de l’Arctique présentent une forte résistance au gel et à une immersion prolongée.

Aux hautes latitudes, les microarthropodes, comprenant des collemboles, des acariens et d’autres arachnides, peuvent être plus nombreux que tout autre groupe d’invertébrés, dans le sol de la toundra. Ils évitent la congélation en abaissant leur point de surfusion [1] grâce à la combinaison de polyols et de protéines cryoprotectrices [2] qui constituent des complexes antigel, ou, plus rarement, grâce à la déshydratation.

En plus des basses températures, les organismes polaires doivent supporter d’autres stress environnementaux. Du fait de la petite taille de ces animaux et de leur dépendance à la structure du sol, la neige ou les crues peuvent occasionner un stress physiologique important en toutes saisons, à cause de l’hypoxie due soit à la couverture neigeuse, soit à une submersion prolongée.

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Wyochernes asiaticus
Crédit photo : Derek S. Sikes, University of Alaska Museum
Domaine public

Alors que les seuls microarthropodes présents en Antarctique sont les acariens et les collemboles, les pseudoscorpions [3] se rencontrent dans les régions arctique et subarctique. Parmi ceux-ci, on trouve l’espèce holarctique [4] Wyochernes asiaticus, assez grande pour cet ordre (de 2 à 2,5 mm), dont la répartition géographique comprend le Yukon, l’Alaska et l’est de la Sibérie. Dans le Yukon, elle vit sous des rochers régulièrement inondés car situés près des lits des rivières.

Deux cents individus de cette espèce ont été récoltés, au milieu de l’été, dans le nord du Yukon, afin de tester en laboratoire leur tolérance au froid et à l’immersion prolongée. Les chercheurs ont mesuré les limites thermiques critiques (causant l’impossibilité de bouger) et les températures de congélation d’adultes et de subadultes. Ils ont également mesuré la tolérance à l’immersion pour explorer les capacités de cette espèce à supporter les crues saisonnières.

La température critique minimale moyenne est de -3,6 °C et la température critique maximale moyenne est égale à 37,8 °C. A ces deux extrêmes, les individus ne bougent plus, même si on les stimule avec un pinceau. On peut en déduire que ces animaux sont inactifs en hiver. En Alaska, on a en effet mesuré jusqu’à -13°C sous la neige.

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Wyochernes asiaticus
Crédit photo : Derek Sikes, University of Alaska Museum
Certains droits réservés : Licence Creative Commons

La température de congélation moyenne est de -6,9 °C (amplitude : -5,6 à -10,7 °C), ce qui est assez élevé pour un petit organisme dont le poids est d’environ 0,62 mg, suggérant la présence d’agents de nucléation [5]. En comparaison, les collemboles et les acariens de l’Antarctique ont un point de congélation descendant au-dessous de -20°C. Celui du pseudoscorpion semble trop élevé pour permettre sa survie aux conditions climatiques de l’hiver du Yukon, même sous le couvert neigeux si on admet que la température y avoisine -13°C.
Mais on peut supposer que cette espèce présente une grande plasticité saisonnière dans sa résistance au froid, comme cela a été observé chez d’autres microarthropodes.

L’habitat ripicole [6] de Wyochernes asiaticus est régulièrement submergé par les crues au printemps, ce qui suggère que cette espèce a développé une adaptation lui permettant de survivre dans ces conditions extrêmes. Des données historiques sur les crues d’une rivière proche du lieu de collecte montrent que les inondations dans cette partie du Yukon durent généralement de 2 à 7 jours, avec des épisodes persistant jusqu’à 10 jours. Les résultats des tests en laboratoire montrent que la durée d’immersion occasionnant 50% de mortalité est de 17 jours, et ce quel que soit le taux d’oxygène de l’eau.

Wyochernes asiaticus apparaît relativement adapté au froid, avec des températures critiques basses, et il est probable que cette espèce possède une plasticité saisonnière de tolérance au froid. Les tests montrent qu’elle supporte sans dommage une immersion d’une semaine, indépendamment de l’oxygène dissous disponible.

Ces mesures, les premières effectuées directement sur des pseudoscorpions, apportent une extension taxonomique à la compréhension de la physiologie environnementale des microarthropodes de l’Arctique.

Isabelle Gomez, INIST-CNRS

[1] Température à laquelle se forment les cristaux de glace dans l’hémolymphe, aussi dénommée point de congélation ou température de congélation ou de nucléation.

[2] Protéines conférant une protection contre le froid.

[3] Ordre de microarthropodes appartenant à la classe des arachnides.

[4] Dont la répartition s’étend sur une grande partie de la zone Arctique, si ce n’est sur sa totalité.

[5] Substances provoquant le gel des liquides biologiques et la mort.

[6] En bordure des eaux courantes.

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