Thiomargarita Magnifica : la plus grande bactérie du monde découverte dans la forêt de mangroves des Caraïbes

Une photo de Pierre Yves Pascal montre des mangroves dans l’archipel guadeloupéen des Caraïbes, où des scientifiques ont découvert une espèce de bactérie qui pousse jusqu’à la taille et la forme d’un cil humain. Les cellules bactériennes, nommées Thiomargarita magnifica, sont si grandes qu’elles sont facilement visibles à l’œil nu, ce qui remet en question les idées sur la taille des microbes. (Pierre Yves Pascal via le New York Times)

jeans la forêt de mangrove des Caraïbes, des scientifiques ont découvert une espèce de bactérie qui atteint la taille et la forme d’un cil humain.

Ces cellules sont les plus grosses bactéries jamais observées, des milliers de fois plus grosses que des bactéries plus familières comme Escherichia coli. “Ce serait comme rencontrer un autre humain de la taille du mont Everest”, a déclaré Jean-Marie Volland, microbiologiste au Joint Genome Institute de Berkeley, en Californie.

Volland et ses collègues ont publié jeudi leur étude sur la bactérie, appelée Thiomargarita magnifica, dans la revue Science.

Les scientifiques pensaient autrefois que les bactéries étaient trop simples pour produire de grosses cellules. Mais Thiomargarita magnifica s’avère remarquablement complexe. La majeure partie du monde bactérien n’ayant pas encore été explorée, il est tout à fait possible que des bactéries encore plus grandes et plus complexes attendent d’être découvertes.

Cela fait environ 350 ans que le broyeur de lentilles néerlandais Antonie van Leeuwenhoek a découvert des bactéries en se grattant les dents. Lorsqu’il a placé la plaque dentaire sous un microscope primitif, il a été étonné de voir nager des organismes unicellulaires. Au cours des trois siècles suivants, les scientifiques ont découvert de nombreux autres types de bactéries, toutes invisibles à l’œil nu. Une cellule d’E. coli, par exemple, mesure environ deux microns, soit moins d’un dix millième de pouce.

Chaque cellule bactérienne est son propre organisme, ce qui signifie qu’elle peut se développer et se diviser en une paire de nouvelles bactéries. Mais les cellules bactériennes vivent souvent ensemble. Les dents de Van Leeuwenhoek étaient recouvertes d’un film gélatineux contenant des milliards de bactéries. Dans les lacs et les rivières, certaines cellules bactériennes s’agglutinent pour former de minuscules filaments.

Nous, les humains, sommes des organismes multicellulaires, notre corps composé d’environ 30 000 milliards de cellules. Bien que nos cellules soient également invisibles à l’œil nu, elles sont généralement beaucoup plus grandes que celles des bactéries. Un ovule humain peut atteindre environ 120 microns de diamètre, soit cinq millièmes de pouce.

Les cellules d’autres espèces peuvent devenir encore plus grandes : L’algue verte Caulerpa taxifolia produit des cellules en forme de lame qui peuvent atteindre 30 cm de long.

Alors que le gouffre entre les petites et les grandes cellules émergeait, les scientifiques se sont tournés vers l’évolution pour lui donner un sens. Les animaux, les plantes et les champignons appartiennent tous à la même lignée évolutive, appelée eucaryotes. Les eucaryotes partagent de nombreuses adaptations qui les aident à construire de grandes cellules. Les scientifiques ont estimé que sans ces adaptations, les cellules bactériennes devaient rester petites.

Pour commencer, une grosse cellule a besoin d’un support physique pour ne pas s’effondrer ou se déchirer. Les cellules eucaryotes contiennent des fils moléculaires rigides qui fonctionnent comme des poteaux dans une tente. Les bactéries, cependant, n’ont pas ce squelette cellulaire.

Une grande cellule est également confrontée à un défi chimique : à mesure que son volume augmente, les molécules mettent plus de temps à dériver et à rencontrer les bons partenaires pour effectuer des réactions chimiques précises.

Les eucaryotes ont développé une solution à ce problème en remplissant les cellules de minuscules compartiments où des formes distinctes de biochimie peuvent avoir lieu. Ils gardent leur ADN enroulé dans un sac appelé le noyau, ainsi que des molécules qui peuvent lire les gènes pour fabriquer des protéines, ou les protéines produisent de nouvelles copies d’ADN lorsqu’une cellule se reproduit. Chaque cellule génère du carburant à l’intérieur de poches appelées mitochondries.

Les bactéries n’ont pas les compartiments trouvés dans les cellules eucaryotes. Sans noyau, chaque bactérie porte généralement une boucle d’ADN flottant librement autour de son intérieur. Ils n’ont pas non plus de mitochondries. Au lieu de cela, ils génèrent généralement du carburant avec des molécules intégrées dans leurs membranes. Cet arrangement fonctionne bien pour les petites cellules. Mais à mesure que le volume d’une cellule augmente, il n’y a pas assez de place à la surface de la cellule pour suffisamment de molécules génératrices de carburant.

La simplicité des bactéries semblait expliquer pourquoi elles étaient si petites : elles n’avaient tout simplement pas la complexité essentielle pour devenir grandes.

Cependant, cette conclusion a été tirée trop hâtivement, selon Shailesh Date, fondateur du Laboratoire de recherche sur les systèmes complexes à Menlo Park, en Californie, et co-auteur avec Volland. Les scientifiques ont fait des généralisations radicales sur les bactéries après avoir étudié une infime partie du monde bactérien.

“Nous n’avons fait qu’effleurer la surface, mais nous avons été très dogmatiques”, a-t-il déclaré.

Ce dogme a commencé à se fissurer dans les années 1990. Les microbiologistes ont découvert que certaines bactéries ont développé leurs propres compartiments indépendamment. Ils ont également découvert des espèces visibles à l’œil nu. Epulopiscium fishelsoni, par exemple, a été découvert en 1993. Vivant à l’intérieur du poisson-chirurgien, la bactérie atteint 600 microns de long, soit plus qu’un grain de sel.

Olivier Gros, biologiste à l’Université des Antilles, a découvert Thiomargarita magnifica en 2009 alors qu’il arpentait les forêts de mangroves de la Guadeloupe, un groupe d’îles des Caraïbes faisant partie de la France. Le microbe ressemblait à des morceaux miniatures de spaghettis blancs, formant un manteau sur des feuilles d’arbres morts flottant dans l’eau.

Au début, Gros ne savait pas ce qu’il avait trouvé. Il pensait que les spaghettis pouvaient être des champignons, de minuscules éponges ou un autre eucaryote. Mais lorsque lui et ses collègues ont extrait l’ADN d’échantillons en laboratoire, cela a révélé qu’il s’agissait de bactéries.

Gros s’est associé à Volland et à d’autres scientifiques pour examiner de plus près les organismes étranges. Ils se sont demandé si les bactéries étaient des cellules microscopiques collées ensemble en chaînes.

Cela s’est avéré ne pas être le cas. Lorsque les chercheurs ont regardé à l’intérieur des nouilles bactériennes avec des microscopes électroniques, ils ont réalisé que chacune était sa propre cellule gigantesque. La cellule moyenne mesurait environ 9 000 microns de long, et la plus grande était de 20 000 microns – assez longue pour couvrir le diamètre d’un centime.

À l’intérieur des cellules de Thiomargarita magnifica, les chercheurs ont découvert une structure bizarre et compliquée. Leurs membranes contiennent de nombreux types de compartiments différents. Ces compartiments sont différents de ceux de nos propres cellules, mais ils peuvent permettre à Thiomargarita magnifica d’atteindre des tailles énormes.

Date a déclaré qu’il pourrait y avoir plus de bactéries géantes à découvrir, peut-être même plus grosses que Thiomargarita magnifica.

“Quelle taille ils peuvent atteindre, nous ne savons pas vraiment”, a-t-il déclaré. “Mais maintenant, cette bactérie nous a montré la voie.”

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©2019 New York Times News Service