lundi 11 août 2014

Parasites : une de leurs techniques diaboliques au service de la médecine

Pomphorhynchus laevis. Derrière ce nom barbare se cache un être démoniaque aux techniques perfides. Parasite de son état, P. laevis pousse son hôte, petite crevette innocente, à adopter des comportements suicidaires, la menant à se faire dévorer par ses prédateurs. Cette stratégie délicieusement machiavélique est connue sous le nom de manipulation parasitaire, et existe chez de nombreux animaux… humains compris. J’avais détaillé ce monde fantastique des parasites manipulateurs dans un précédent article (voir ici), car non contents d’être passionnants, ces parasites, et notamment précisément l’espèce Pomphorhynchus laevis, constituent le sujet même de ma thèse. Alors quand les chercheurs s’inspirent d’une autre de leurs particularités au service des hommes, je me devais de vous en parler.

Comment diantre un parasite manipulateur peut-il inspirer les médecins ? Que je vous rassure, il ne s’agit pas de mettre au point une pilule permettant de prendre le contrôle de l’esprit de celui qui l’ingère. En fait, c’est sous une autre forme que le parasite joue son rôle de Muse. Car P. laevis n’est pas seulement parasite des petits crustacés, on le retrouve également dans l’intestin du prédateur de ces derniers. C’est d’ailleurs pour s’y insinuer qu’ils induisent le comportement suicidaire des crevettes. Les prédateurs en question ? Ce que l’on appellerait vulgairement des poissons, plusieurs espèces pouvant faire l’affaire, le chevesne et le barbeau étant ses favoris. C’est dans l’intimité douillette de leur cavité intestinale que les parasites se courtisent, trouvent l’âme sœur, engendrent multitude de rejetons… Mais avant ça, un défi les attend : s’installer dans l’intestin, s’implanter dans cette paroi lisse et humide avec suffisamment d’adhérence pour résister au passage constant de la pitance de l’animal. Et c’est leur stratégie qui a inspiré les chercheurs.


Forme adulte du parasite Pomphorhynchus laevis (Source)


Le défi auquel font face les parasites peut en effet s’apparenter à une problématique récurrente en médecine : mettre au point un dispositif pouvant adhérer aux tissus même mous, facilement et fortement, tout en limitant les risques de lésions et d’infections bactériennes (notre parasite a en effet intérêt à ce que son hôte se porte bien pour qu’il puisse lui-même vivre sa vie tranquillement…). Dispositif notamment utile pour joindre des tissus, en somme des pansements. Si nos parasites parviennent à réaliser ce défi, il suffit de les copier… Pomphorhynchus laevis utilise une sorte de trompe parsemée de petites épines, le proboscis, en la gonflant dans la paroi intestinale pour assurer son maintien. De cette observation, l’équipe de Yang (2013) a mis au point un dispositif parsemé de pointes de quelques centaines de micromètres. Très fines, les pointes pénètrent sans la moindre douleur dans l’épiderme, et ont la capacité de se dilater au contact de celui-ci. Cette capacité aboutit à une force de fixation augmentée de trois fois et demi comparée aux agrafes utilisées en médecine. De plus, alors que les agrafes favorisent les infections bactériennes (les bactéries s’infiltrant dans les trous créés par celles-ci), le nouveau dispositif, comblant les trous, joue un rôle de barrière biologique en prévenant les risques d’infection.  Dernier avantage et pas des moindres : le retrait se fait aussi sans douleur.


Schéma de l'insertion d'une des micro-pointes du dispositif, qui se gonfle à son entrée dans l'épiderme. Image issue de Yang et al. 2013

A gauche, les agrafes classiquement utilisées en médecine permettent une infiltration des bactéries dans l'épiderme, le long les trous. A droite, le nouveau dispositif comble les trous et joue le rôle de barrière biologique, prévenant toute infection bactérienne. Image issue de Yang et al. 2013


Une avancée notable en médecine grâce à une bestiole qui a une mauvaise réputation, ce n’est pas une première. A l’instar de l’araignée Tegenaria agrestis dont une des neurotoxines de son venin pourrait traiter des douleurs chroniques. Ou encore sa cousine Phoneutria nigriventer qui pourrait fournir un traitement contre les troubles de l’érection… Un argument de poids pour les nombreuses personnes qui me demandent « mais à quoi ça sert d’étudier ce parasite ? ».


Prototype d'un dispositif qui pourrait prochainement investir les hôpitaux (Source)




Bibliographie :

 

Yang, S.Y., O'Cearbhaill, E.D., Sisk, G.C., Park, K.M., Cho, W.K., Villiger, M., Bouma, B.E., Pomahac, B. & Karp, J.M. 2013. A bio-inspired swellable microneedle adhesive for mechanical interlocking with tissue. Nature Communications, 4, 1702.



Sophie Labaude

mercredi 4 juin 2014

A quoi sert la taxonomie ?

Article rédigé à quatre mains par Battle et Boris

Salut tout le monde. Cette fois, exceptionnellement, on ne va pas parler de botanique ou d’écologie des milieux humides. Enfin, si, un peu quand même. Mais d’une manière différente.

Si nous écrivons cet article, c’est pour réagir à une situation qui nous met en rogne, en pétard, qui fait « chialer en ostie », comme on pourrait dire au Québec. Il s’agit des coupes budgétaires qui affectent le Royal Botanic Garden situé à Kew, dans la banlieue de Londres. David Attenborough, que vous connaissez peut être pour ses émissions documentaires sur la BBC, émet un plaidoyer à l’attention du gouvernement pour stopper cette hémorragie financière (avec en prime une visite des jardins par David ).

Pour ceux qui ne le savent pas, le jardin de Kew est non seulement un endroit splendide à visiter quand il fait beau – enfin, quand il ne pleut pas trop, c’est Londres tout de même – mais c’est aussi l'un des plus grands jardins botaniques au monde… et surtout, c’est un endroit où sont stockés des milliers de spécimens vivants et en collection d’herbier.

Dans une des serres du Jardin de Kew [source]
La serre à palmiers [source]

Oui bon, et alors ? Qu’est ce qu’on en a à faire si le jardin n’est plus subventionné par le gouvernement du Royaume-Uni ? Après tout, moins d’argent pour le jardin c’est peut être plus d’argent pour des domaines utiles comme les hôpitaux, les transports en commun… ?

Sauf que. Oui. Voilà. C’est là que le bât blesse : à quoi ça sert, un endroit comme ça ? Qui y travaille vraiment ? Eh bien, les gens qui travaillent dans ce complexe sont les taxonomistes. Et c’est vrai que d’un point de vue strictement financier, payer des gens pour aller étudier des mousses tropicales endémiques d’une montagne africaine, eh bien, ça ne rapporte pas grand-chose et ça ne produit pas d’espèces sonnantes et trébuchantes.

D’un autre côté, comme le faisait si bien remarquer un des profs de master (René Zaragüeta i bagils, pour ne pas le nommer), à quoi sert l’art ? à quoi sert la musique ? à quoi sert le sport de haut niveau ? (pensons par exemple aux Jeux Olympiques… techniquement, ça crée des emplois mais de manière très ponctuelle). On n’est pas les premiers à se poser la question, loin de là : le Guardian écrit un article là-dessus que nous allons nous empresser de commenter, pour ceux qui ne lisent pas l’anglais. Dans cet article, le journaliste se demande également à quoi peuvent bien servir les taxonomistes à la société… Et puis il réfléchit à différentes choses concernant l’agronomie, par exemple : si on ne peut pas identifier correctement les insectes ravageurs, les champignons, ou autres mangeurs de plantes, comment peut-on lutter contre eux et préserver nos cultures ? Si on ne fait que conserver ce qu’on connait déjà, sans chercher à connaître les nouvelles espèces présentes dans la nature, comment trouver la prochaine molécule qui nous permettra de venir à bout du cancer définitivement ? Comment améliorer nos cultures et les rendre moins polluantes en remplaçant les engrais par des interactions entre la faune du sol et les végétaux, si on ne comprend pas toutes ces interactions ?

L’air de rien ce qu’on est en train de vous dire, c’est que le travail des taxonomistes constitue la base de notre compréhension du monde vivant, allant des organismes qui parasitent les roses de votre jardin aux écosystèmes complexes que le culte du pétrole et du rendement des cultures dévastent. Et sans comprendre, on ne peut ni anticiper, agir et se prémunir, ni prétendre qu’on ne détériore pas en agissant tel qu’on le fait.

Heureusement, les taxonomistes continuent petit à petit de découvrir les trésors cachés de la nature. Comme en témoigne cet article du Monde, des espèces sont trouvées nouvelles pour la science chaque année (c'est-à-dire que ces espèces sont référencées par les scientifiques dans les collections des musées d’histoire naturelle… il faudra faire un article là-dessus un jour, d’ailleurs). L’ensemble de ces organismes, connus de longue date ou récemment identifiés, est la clé pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes. L’un d’entre eux pourrait bien être la clé pour lutter contre une espèce invasive, ou bien être un élément central pour la pérennité de certaines plantes. Ou encore certains seront peut-être indispensables pour expliquer les liens de parenté qui existent entre plusieurs groupes d’espèces déjà connus !

Pour en revenir à l’histoire du Jardin de Kew, le Guardian (encore lui !) explique pourquoi ce jardin est essentiel à la compréhension du monde qui nous entoure. Ce n’est pas juste un jardin « pour faire joli » encore une fois. Mais songez bien à une chose, qui est magnifiquement expliquée dans cet article : pour comprendre la diversité des organismes à la surface de notre planète ainsi que les liens qu’ils ont les uns avec les autres, il faut l’étudier avant toute chose. L’objectif n’est pas de la protéger bêtement, comme si elle était sous une cloche, mais plutôt de la protéger intelligemment, sous l’égide de son évolution naturelle et en considération des activités humaines. Prenons un fait concret : qui, dans l’assistance, boit du café le matin ? Bon, au vu des réactions, on va dire que 80% des personnes adultes qui lisent ce blog boivent du café. Imaginez-vous que d’ici la moitié de ce siècle, on aura perdu plus de 90% de l’habitat naturel de l’arabica en Afrique… Ah ouais, tout de suite, quand ça touche le petit déj’, ça devient plus important. Vous vous imaginez, payer votre café le quadruple du prix qu’il coûte actuellement ? Sans compter qu’au final, bah, plus de café du tout, c’est parfaitement envisageable. Ça serait dommage d’en arriver là, alors qu’il suffit laisser leur place à quelques scientifiques pour garantir du café à tous nos descendants !

Que peuvent faire les taxonomistes dans tout ça ? Leur travail. Oui oui, tout simplement : en apprenant à mieux connaître les différentes espèces et en transmettant leur savoir aux écologues. Les interactions, ce sont la clé de l’avenir, à la fois entre les organismes constituant les écosystèmes, mais aussi entre les chercheurs. Sans interactions, pas d’écosystème et pas de grandes découvertes permettant leur compréhension et pour certains leur maintien. Le meilleur exemple pour vous illustrer ça, c’est notre blog : comme vous le savez on a chacun notre domaine d’expertise (Boris, la botanique, Nicobola, les petites bêtes...), mais si on n’interagissait pas et qu’on ne contribuait pas tous aux productions des autres, on ne pourrait pas vous offrir des articles de la même qualité. On s’enrichit systématiquement de ce que les autres nous apportent. Ça nous permet de mieux fonctionner. Et bien c’est exactement la même chose pour un écosystème, et pour la communauté des chercheurs. Et les taxonomistes font partie du socle fondateur de cette communauté, car sans connaître les briques constitutives des écosystèmes, nul ne peut prétendre comprendre son fonctionnement.

Cet autre article publié dans le journal Nature démontre le déclin des études et de l’intérêt des étudiants pour le domaine de l’histoire naturelle – parfois initié par le manque de cours de qualité dans ce domaine dans les universités. En effet, cette partie de la science est souvent vue comme étant rébarbative voire obscure pour beaucoup d’étudiants… qui s’intéressent à des domaines plus « sexy » comme la biologie moléculaire ou la biochimie. Nous savons de quoi nous parlons, ayant été ces étudiants en première année, et récoltant pas mal d’incompréhension de la part des autres étudiants quand nous parlions de faire de la botanique, de l’entomologie, de l’écologie plus tard. Bah ouais, apprendre les noms des plantes en latin, c’est pas forcément très glamour, et les dissections, ça sent pas toujours très bon. Mais en faisant ça, nous avons appris comment on regroupait les organismes et nous avons vraiment pu voir sur quels critères s’établissaient les classifications, sans oublier les différentes manières de décrire les organismes dans leur entier ! Il existait certains étudiants qui travaillaient en laboratoire sur un organisme… qu’ils n’avaient jamais pu voir ou toucher dans son entier ! Bon, je dis pas, quand c’est une bactérie ou un virus, c’est pas facile. Quand il s’agit d’un macro-organisme, le voir ne serait-ce qu’une seule fois dans son ensemble et le remettre dans son contexte naturel ne pourrait-il pas rendre plus concret et plus palpable les questions que l’on se pose ? Prendre ce recul, ne pourrait-il pas déjà apporter des questions ?

Le fonctionnement d’une petite partie d’un organisme n’est pas indépendant du reste. Et il en est de même pour les écosystèmes, les plantes ne fonctionnent pas indépendamment des micro-organismes et les herbivores ne pourraient pas vivre de façon autonome sans les végétaux, etc. Si on connaît bien l’objet de l’étude et le contexte dans lequel il évolue, on répond déjà pour moitié à nos questions. Pour en revenir à cet article, une phrase est mise en avant : “No biology student should get a diploma without at least a single course in identifying organisms.” Ce qui signifie, à peu de choses près, qu’« aucun étudiant en biologie ne devrait obtenir de diplôme sans avoir suivi au moins un cours d’identification des organismes ». Attention, ça ne veut pas dire que les étudiants doivent revenir au parchemin et à la plume d’oie pour apprendre des listes d’organes et d’organismes à la lueur de la bougie, bien sûr que non. Il faudrait simplement que les nouvelles méthodes scientifiques soient mélangées, mixées, avec les méthodes plus traditionnelles, pour en retirer un ensemble de connaissances encore plus solide et permettant d’aller encore plus loin dans la compréhension du monde vivant. Ce n’est pas parce qu’on gagne de nouveaux outils de travail que les anciens sont obsolètes ; bien au contraire, cela représente juste plus de potentialité pour pouvoir faire avancer le savoir universel un peu plus vite et un peu plus loin.

En conclusion, nous avons écrit cet article dans le but de vous (nous ?) faire réfléchir sur l’importance de la taxonomie et du travail des taxonomistes dans la vie de tous les jours. Parce que connaître ce qui nous entoure nous permet de mieux le protéger, et par la même occasion, de mieux nous protéger, parce qu’il ne faut pas oublier que nous-mêmes, nous faisons partie d’un tout (rappelez-vous… les interactions !!). En tant qu’humains, nous avons le devoir et la responsabilité de comprendre et préserver les organismes autour de nous, afin de nous préserver nous-mêmes.



lundi 26 mai 2014

Les plus petits artistes du monde.

La délicatesse est dans le détail et le détail est dans le minutieux. Encore une fois je vais tenter de vous emmener dans le monde des petits animaux (et comparses). Je vais évoquer certains exemples dont j’ai déjà parlé mais aussi de nouveaux.

Le monde des animaux microscopiques, encore peu exploré, est celui du mystère comme je l’ai expliqué en long, en large et en travers dans un article précédent. Mais c’est aussi un monde d’une délicate beauté. Il est souvent difficile de réaliser à quel point des organismes si petits peuvent développer, voir même utiliser des structures aussi complexes. Et dans ce rôle il n’y a pas seulement les animaux, je vais dévier un peu de mon monde favori pour parler aussi d’autres organismes minuscules qui valent le détour.

Dans cet article je vais éviter de trop approfondir (notamment parce qu’on ne connait pas bien la fonction de tous ces organes). L’idée de cet article est plus esthétique que scientifique !

Vis-à-vis des animaux microscopiques il y a deux sortes de gens : ceux qui connaissent les rotifères et ceux qui ne les connaissent pas. Toute personne qui a pris un microscope et y a déposé un peu de terre de son jardin aura remarqué ces délicats petits animaux. Ils sont un peu les stars du microscope. Mais en dehors des naturalistes possédant cet outil, ils ne sont à peu près connus de personne. Pour faire simple, un rotifère c’est un animal mesurant généralement moins d’un millimètre, pourvus de petites mâchoires et de cils permettant la locomotion et/ou la prise de nourriture, situés uniquement à l’avant de l’animal. Leurs mâchoires généralement constituées de sept pièces masticatrices sont souvent des structures fragiles et pleines de détails. Ils se déplacent aussi grâce à une couronne de cils qui battent de concert. Le battement de ces cils ressemble à un mouvement de vagues reflétant la lumière du microscope dans une magnifiquedanse.

Commençons avec quelques photos de rotifères eux même :

Floscularia, vivant dans un tube. Remarquez les cils qui permettent à l’animal de se nourrir.  (Source: Floscularia)

Filinia longiseta avec ses appendices incroyablement longs : le corps ne fait que 120µm… (Source, Filinia)

Polyarthra major, le rotifère qui s’échappe en sautant. Remarquez les détails des « rames », ces structures en forme de plumes à longeant le corps vers la gauche et tendues en avant vers la droite ! (Source : Polyarthra

Bon voilà pour un très rapide tour des rotifères. Mais ce n’est pas fini, je vous ai parlé de leur mâchoires, en voici encore un aperçu succin. Ces minuscules structures demandent d’être étudiées avec la microscopie électronique pour qu’elles puissent révéler tous leurs secrets.

Sophie a évoqué les bdelloïdes dans son dernier article. Ces derniers cachent beaucoup de surprises, mais Sophie ne vous a pas tout dévoilé (sinon elle aurait pu écrire un livre !), voici leurs mâchoires :

Réalisez juste le niveau de détails par rapport à la taille de l’organe ! Mâchoires (appelées « trophi ») de Philodinavus paradoxus. Chez les bdélloides, elles servent généralement à mastiquer les particules de matière organique. (Source : Philodinavus)

Dans le genre mâchoires terrifiantes :

Les mâchoires de Lindia deridderae, un rotifère prédateur chassant d’autres micro-animaux, incluant d’autres rotifères… (source : Lindia deridderae

Et dans le genre mâchoires improbables :

Les mâchoires de Lindia elsae (même genre que le précédent, pourtant les mâchoires sont très différentes). A quoi peuvent bien servir ces deux spirales asymétriques et dentés à l’arrière des mâchoires ? (Source : Lindia elsae

Et pour les curieux qui en veulent encore et aimeraient observer plus d’improbables petites mâchoires de l’enfer, vous pouvez consulter cette très chouette base de données : mâchoires de rotifères

Toujours pas convaincus ? Plusieurs rotifères ont gagné le concours de photographiemicroscopique 2013 d’Olympus (une compagnie de microscopie), en voici par exemple une magnifique illustration avec les rotifères à « lorica » (ce qui signifie armure) :

Des rotifères autour d’une algue. En bleu la lorica, et en rouge les cils. (Source : rotifères stars)

Et puis parce qu’il faut toujours finir avec ça si on peut, un planche d’Haeckel sur les rotifères : 

Ca se passe de commentaires. Pour le nom des différentes espèces, vous pouvez aller voir ici : source.

Mais il n’y a pas que les rotifères qui ont des mâchoires complexes, mon petit chouchou, le Micrognathozoa (quelques infos , ou ) n’est pas en reste non plus :

Ces mâchoires sont considérées comme les plus complexes chez les animaux microscopiques, jusqu’à plus de trente sous parties ont été dénombrées. (Source : les mâchoires de mon chouchou)

Vis-à-vis des animaux microscopiques il y a trois sortes de gens : ceux qui ne connaissent pas les rotifères, ceux qui les connaissent, et ceux qui s’intéressent même à d’autres trucs encore moins connus !  Comme l’a très bien souligné Sophie, si l’injustice fait que peu de gens connaissent les rotifères, les gastrotriches sont encore moins célèbres, quand bien même ils comptent parmi les animaux les plus abondants de la planète (cf encore mon précédent article). Pourtant ils font partis des plus coquets des animaux, ornementés d’écailles, d’épines, de tubes tous dessinées avec des structures insoupçonnables. Si certains manquent d’esthétique, d’autres révèlent leur beauté une fois placés au microscope.

L’épineux Thaumastoderma vu en microscopie optique. Mais attendez de voir les détails de ces épines… (Source : l'adorable Toto)

Les  épines de Thaumastoderma vues de plus près au microscope électronique à balayage. En fait « Thaumastoderma » signifie « peau surprenante » et on comprend ici pourquoi… D’autant plus que chaque épine mesure environ 10µm.  (Source : Toto le coquet)

L'épineux Acanthodasys avec ses épines et ses écailles. Microscopie confocale à balayage laser, avec auto fluorescence de la cuticule. Photo prise par mes soins.

La partie antérieure de l’étrange Lepidodasys. « Lepido » signifiant écailles, on comprend bien que les écailles sont un caractère important de ce petit monstre. Chacune ne mesure que 10µm. Photo prise par mes soins.

Le hérisson microscopique : Chaetonotus. Les plus longues épines sont coudées et possèdent elles-mêmes des petites épines. Certaines semblent même attachées à des muscles. L’animal mesure une centaine de micromètres au total (un dixième de millimètre). Photo prise par mes soins.

Encore plus mystérieux que les gastrotriches, il y a les loricifères (hop, je vous invite encore une fois à revenir sur mon article précédent). Découverts récemment, et particulièrement difficiles à récolter (il faut les chercher pour les trouver), ces animaux, comptant parmi les plus petit au monde, sont ornementés de structures improbables! Allant même jusqu’à présenter des différences entre mâles, femelles et différents stades de vie. Malheureusement, prendre (et trouver) une photo mettant correctement en valeur les ornementations de ces animaux est difficile, et seul des dessins rendent justice à ces maîtres du détail.

Photo au microscope optique d’un loricifère. Interpréter ensuite ces animaux n’est pas aisé, les dessins rendent donc mieux justice à la finesse de ces animaux. (Source : ver feu d'artifice

Dessin interprétatif de Titaniloricus inexpectatovus. Bien sûr, ne tenez pas compte des légendes, mais elles illustrent bien le niveau de détail de ces animaux. (Source : Gad, 2005

Dessin de Pliciloricus enigmaticus un peu plus stylisé cette fois ci. (Source : dessins de loricifères)


Les foraminifères sont des organismes très souvent microscopiques. Cette fois-ci, ce ne sont pas des animaux, mais des eucaryotes (organismes à noyau cellulaire) unicellulaires. Ces cellules vivent dans une coque, appelée test. Et la cellule en son centre étends des filaments, ou tentacules cellulaires, plus correctement appelés pseudopodes. Déjà complexe comme organisation… Mais le plus magnifique ce sont les formes que peuvent avoir ces tests. Comme des petites coquilles de mollusques microscopiques percées de trous. Microscopiques ? Pas toujours. Ces animaux, aussi unicellulaires soient-ils (difficile de faire plus unicellulaires qu’unicellulaire) peuvent former des tests de plusieurs centimètres. Dans le fossile, on en connait même atteignant une dizaine de centimètres ! Ils forment alors les nummulites, les « roches à pièces » (pensez à la numismatique, le fait de collectionner des pièces). Certains contemporains, atteignent jusqu’à 20 cm, ce qui les place parmi les plus gros organismes unicellulaires. En fait, ces cellules géantes, atteignant ceci dit difficilement le millimètre, sont souvent plus grosses que les animaux que j’ai présentés plus haut, mais leurs formes valent le détour.

Une collection de différents foraminifères observés au microscope électronique à balayage. (Source : collection de foraminifères)


Elphidium crispum, ce genre de foraminifères est relativement commun. (Source : Elphidium) 



Bien évidement Haeckel est encore passé par là. (Source : Haeckel et les forams


Il est parfois un peu dur de comprendre quel est le rôle de si magnifiques ornementations chez les organismes microscopiques. A part le scientifique, qui peut les voir ? Leurs congénères peut-être, mais lorsque l’on est si petit, on ne doit pas voir grand choses quand bien même on a des yeux. Et si ce n’est pas esthétique, à quoi servent des épines si détaillées, des mâchoires si complexes lorsque l’on mesure un dixième de millimètre ? Alors, est-ce simplement un caprice de la nature ? Un cadeau pour les curieux ? Ou simplement qu’à ces dimensions, ça ne compte pas tellement ? J’ai passé sous silence un grand nombre d’autres organismes animaux, ou unicellulaires, mais ce n’était qu’un aperçu très succin des incroyables formes que prennent certains organismes microscopiques !


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