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31 mai 2016 |
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Synechocystis,
une bactérie qui vous observe |
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Une découverte récente montre que certaines
bactéries, dont l'espèce existe depuis 2,7 milliards d'années, sont
dotées d'un système de vision qui leur permet de voir le monde comme
les humains. Et cela au moyen d'un œil géant - ou microscopique,
selon le point de vue.
Conrad Mullineaux de la Queen
Mary University à Londres, et Gaspar Jekely, chercheur en
biologie développementale à l’institut
Max Planck en Allemagne, ont réalisé cette découverte tout à
fait fortuitement alors qu'ils étudiaient la cyanobactérie aquatique
Synechocystis sp. 68003, répandue dans les eaux douces du monde
entier. Ces organismes sont parfaitement repérables lorsqu'ils
forment un film vert sur les roches et les galets des rivières. Si
leur faculté de percevoir la position d'une source de lumière et de
se diriger vers elle (un phénomène nommé phototaxie) était déjà
connue, les scientifiques ignoraient toutefois comment ces bactéries
pouvaient le faire.
En étudiant récemment la Synechocystis, les chercheurs en ont
disposé sur une surface lisse et ont disposé une lumière sur le côté
afin d'analyser leur mouvement. "Nous avons alors vu des points
lumineux concentrés à l'intérieur des cellules et avons
immédiatement compris ce qui se passait", déclare avec
enthousiasme Conrad Mullineaux. Ce qu'ils ont découvert, c'est que
la cellule qui compose leur corps agit comme une lentille. Lorsque
la lumière frappe la surface sphérique de la cellule, elle se
réfracte sur un point situé à l'opposé, ce qui déclenche le
mouvement de petites structures ressemblant à des tentacules appelés
Pili, ainsi nommés parce qu'ils poussent la cellule en avant (Pili
pour pull, qui signifie pousser en anglais).
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Façon dont
Synechocystis organise la direction de son déplacement en fonction
de l'origine de la lumière.
Crédit : eLife). |
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Le plus surprenant est peut-être que les
scientifiques étudient cette bactérie depuis des siècles sans avoir
remarqué cette ressemblance avec un œil ou une lentille. En fait, la
bactérie tout entière est un œil géant à sa propre échelle, ou
microscopique si on considère qu'elle ne mesure que 3 microns (3
millièmes de millimètres) de diamètre.
"Avec le recul, notre découverte paraît évidente sur le fait que
la bactérie est aussi un objet optique, mais on n'y avait jamais
pensé jusqu'à ce qu'on la voie en pleine action" ajoute
Mullineaux. Cette découverte ne signifie pas que les bactéries
perçoivent le monde de la même manière que les humains, mais cela
signifie que le mécanisme de lentille est similaire. Selon les
chercheurs, une cellule de Synechocystis est 500 millions de fois
plus petite qu’un œil humain, et donc sa résolution serait si faible
qu’elle distingue uniquement des contours lumineux flous autour des
objets.
Les principes physiques sur la captation de la lumière par la
bactérie et la vision plus complexe des animaux sont similaires,
mais les structures biologiques sont différentes selon Annegret
Wilde, une des membres de l’équipe. Mais ces yeux microscopiques
sont essentiels pour la bactérie. Sans la possibilité de capter et
de se déplacer vers une lumière, les bactéries ne pourraient pas
réaliser la photosynthèse, cette dernière étant cruciale à leur
survie depuis des temps immémoriaux. C’était un mécanisme manquant,
on l’ignorait et cette démonstration est très élégante selon Gaspar
Jekely, un chercheur en biologie développementale à l’institut Max
Planck en Allemagne. La Cyanobactérie existe depuis 2,7 milliards
d’années, alors que seules des formes de vie unicellulaires
peuplaient notre planète. Le premier œil serait ainsi apparu 2,3
milliards d'années plus tôt que nous le pensions.
Jean Etienne
Source principale :
Cyanobacteria use micro-optics to sense light direction
(eLife 2016;5:e12620).
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Visualisation au
microscope du point lumineux se formant à l'opposé de la source
lumineuse, sur la paroi interne de la cyanobactérie Synechocystis. |
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Colonies de
cyanobactéries Synechocystis sp. PCC 6803. |
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