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Un chaînon manquant éclaire l’origine des cellules nucléées

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Un chaînon manquant éclaire l’origine des cellules nucléées

Les premières étapes de l’évolution du vivant n’ont pas fini d’intriguer les scientifiques. Cependant, la découverte d’une nouvelle souche d’archée a permis aux chercheurs de faire un pas de plus vers la compréhension de l’origine des eucaryotes, cette vaste branche du vivant à laquelle nous appartenons.

On divise traditionnellement l’arbre du vivant en trois branches principales : les eubactéries ou bactéries vraies ; les archées, un autre groupe de micro-organismes unicellulaires ; et les eucaryotes. Ce dernier groupe, même s’il n’est pas le plus vaste, reste le plus étudié, car il est le seul à avoir vu l’émergence de la pluricellularité. Les eucaryotes, c’est-à-dire aussi bien les humains que les algues planctoniques ou les champignons, se distinguent par une architecture cellulaire complexe.

Une origine débattue

La caractéristique fondamentale des cellules eucaryotes est la présence d’un noyau, une poche délimitée par une double membrane contenant le matériel génétique. Mais elles possèdent également d’autres organites (des structures spécialisées dans une fonction cellulaire donnée) comme les mitochondries (les usines énergétiques des cellules) et un réseau membranaire interne appelé réticulum endoplasmique. Enfin, elles sont dotées d’un cytosquelette d’actine, un réseau de longues protéines filamenteuses qui structurent et donnent leurs formes aux cellules à la manière de câbles microscopiques.

Cependant, l’origine des eucaryotes reste débattue. Les données récentes de phylogénétique, l’étude des liens de parenté entre espèces au cours de l’évolution, suggèrent que ce groupe aurait émergé d’une lignée d’archées nommées « Asgards ». En effet, on retrouve dans le génome des Asgards des centaines de gènes que l’on pensait spécifiques aux eucaryotes. Pour expliquer cette parenté étonnante, des chercheurs japonais avaient proposé en 2020 un modèle hypothétique selon lequel les eucaryotes proviendraient d’une Asgard ayant émis des longues protrusions membranaires (des extensions de la cellule) qui en fusionnant auraient, d’une part, formé les différents compartiments membranaires internes et, d’autre part, englobé une eubactérie à l’origine des mitochondries actuelles.

Valiation du modèle

Jusque-là, cependant, les scientifiques étaient incapables de valider ce modèle, peinant à isoler et donc à observer ces potentielles cousines. C’est désormais chose faite : des chercheurs de Vienne et de Zurich sont parvenus à cultiver en laboratoire une souche d’Asgard provenant de sédiments marins slovènes. En observant ces unicellulaires au microscope électronique, les chercheurs ont remarqué que les Asgards émettaient effectivement de longues protrusions membranaires bourgeonnantes. De façon plus intéressante encore, ils ont montré que ces protrusions étaient structurées par des filaments d’actine, semblables à ce que l’on pourrait observer chez un eucaryote. Cette architecture cellulaire complexe, inédite chez un non-eucaryote, va bien dans le sens du modèle proposé par les chercheurs japonais.

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