Des biologistes ont capturé et cultivé pour la première fois un type de microbe insaisissable, qui selon eux ressemble beaucoup à ceux qui auraient pu donner naissance à l’ensemble de la vie complexe sur Terre.
Dans un rapport publié dans le journal japonais bioRxiv, des scientifiques annoncent avoir réussi à isoler et à cultiver des microbes appartenant à une ancienne lignée d’Archaea – des microbes unicellulaires qui ressemblent superficiellement à des bactéries, mais qui sont bien distincts.
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Un organisme issu d’une lignée ancienne d’Archaea
Ces microbes insaisissables étaient auparavant connus uniquement à partir de séquences génomiques.
Il a fallu 12 ans aux chercheurs pour parvenir à cultiver en laboratoire cet organisme unicellulaire à partir de boue des abysses. Cela a permis aux scientifiques de se familiariser avec ce type d’organismes qu’ils soupçonnent d’avoir pu évoluer de simples cellules ressemblant à des bactéries vers les eucaryotes – qui regroupe tous es organismes, unicellulaires ou multicellulaires, comprenant les plantes, les champignons, les humains et les animaux.
“C’est un document monumental qui reflète une énorme quantité de travail et de persévérance”, a déclaré Thijs Ettema, microbiologiste de l’évolution à l’Université de Wageningen aux Pays-Bas. “C’est un grand pas en avant dans la compréhension de cette importante lignée.”
Un microbe qui fait le lien entre Archaeas et eucaryotes
Ce groupe mystérieux de microbes, que les scientifiques ont baptisé Lokiarchaeota, a été découvert dans une tourbière microbienne draguée non loin du Château de Loki, un champ de sources hydrothermales situé au fond de la mer, au large des côtes du Groenland. En 2015, Ettema et ses collègues ont séquencé des fragments génétiques provenant du méli-mélo de microbes présents dans les sédiments prélevés. Ils les ont ensuite assemblés pour former des génomes plus complets d’espèces individuelles. C’est alors qu’un génome s’est démarqué.
Il s’agissait clairement d’un membre de la famille des Archaeas. Mais les scientifiques ont également remarqué que tout au long de ce génome se trouvaient des gènes appartenant aux eucaryotes. Ils ont tout de suite pensé que ce génome étrange pourrait aider à combler le fossé évolutif entre des microbes plus simples et des eucaryotes. Les chercheurs l’ont baptisé Lokiarchaeota, du nom de Loki, dieu de la discorde dans la mythologie nordique.
Par la suite, d’autres laboratoires ont trouvé d’autres archaea de type Loki, et ensemble, ils ont formé le groupe des Asgardarchaeota. Bien que la place précise des Asgardarchaeota dans l’arbre de la vie reste controversée, de nombreuses analyses prouvent qu’ils ont un lien avec les eucaryotes, ce qui pourrait signifier qu’un lointain ancêtre ressemblant à Asgardarchaeota a donné naissance à tous les eucaryotes.
12 ans de recherche pour relier Archaeas et eucaryotes
Bien des années avant la découverte d’Asgardarchaeota, Hiroyuki Imachi, microbiologiste à l’Agence japonaise pour la science et la technologie de la Terre et de la Mer à Yokosuka, et ses collaborateurs, ont entamé un travail laborieux qui allait plus tard permettre d’étudier Asgardarchaeota en laboratoire. Il faudra 12 ans de recherches après la découverte du mystérieux microbe pour que les scientifiques arrivent à cultiver en laboratoire Lokiarchaeota et un autre Archaea producteur de méthane. Ensemble, les deux microbes ont formé une relation symbiotique. Les scientifiques ont baptisé le Lokiarchaeota cultivé Prometheoarchaeum syntrophicum.
En laboratoire, les chercheurs ont découvert que le Lokiarchaeota cultivé produisait de l’énergie en décomposant les acides aminés et qu’il pouvait échanger des molécules utilisées pour transporter de l’énergie avec des partenaires symbiotiques. Des aptitudes auparavant suggérées par les génomes d’Asgardarchaeota, mais que les scientifiques n’avaient pas pu confirmer en l’absence de culture en laboratoire, affirme Ettema.
Finalement, les chercheurs ont pu extraire et séquencer l’ADN d’un échantillon pur de Lokiarchaeota, au lieu d’un sédiment contenant une multitude d’organismes. Et les résultats obtenus confirment que Lokiarchaeota contient en réalité de nombreux gènes appartenant aux eucaryotes.
Selon Ettema, cette nouvelle recherche ouvre la porte à la prochaine étape de la recherche sur Asgardarchaeota. Il insiste néanmoins sur le fait qu’il faudra cultiver beaucoup plus de cet organisme en laboratoire pour arriver à déterminer si et comment les Archaeas de type Asgard ont donné naissance à des eucaryotes.