Cela ressemble à une créature d’un thriller de science-fiction : un organisme supergéant des profondeurs marines qui peut survivre plus de cinq ans sans un seul repas.
Pourtant, pour l’isopode supergéant, un parent éloigné de la punaise commune trouvée dans les jardins et de la taille d’un gros comprimé, cette capacité de jeûne extrême est simplement une stratégie quotidienne pour survivre dans l’un des habitats les plus affamés de nourriture sur Terre.
Aujourd’hui, des scientifiques chinois ont percé le mystère de ces isopodes supergéants. La réponse réside dans un gène « détourné » d’une bactérie et reprogrammé pour fonctionner comme un interrupteur d’économie d’énergie finement réglé.
Une recherche conjointe menée par l’Institut d’océanologie de l’Académie chinoise des sciences (IOCAS) basé à Qingdao, dans la province du Shandong (est de la Chine), en collaboration avec l’Université chinoise de Hong Kong, basée à Hong Kong, et l’Université polytechnique du Nord-Ouest de Xi’an, capitale de la province du Shaanxi, a publié ses résultats dans la revue internationale Cell.
« Notre travail non seulement réussit à déchiffrer le mystère de la tolérance à la famine ultra-longue chez les isopodes des grands fonds, mais fournit également un paradigme important pour comprendre comment la vie équilibre la croissance et la survie dans des environnements extrêmes », a déclaré Yuan Jianbo, chercheur à l’IOCAS et premier auteur du document d’étude.
Les eaux profondes sont froides, sombres et presque entièrement dépourvues de nourriture fiable, ce qui fait de la survie à long terme un exploit évolutif remarquable.
Pour survivre à l’abîme, l’isopode a développé une stratégie à deux volets « augmenter les revenus et réduire les dépenses ». Premièrement, il possède un énorme estomac qui occupe environ les deux tiers de son corps et agit comme un garde-manger congelé, lui permettant de se gaver lorsque de la nourriture est disponible et de stocker le butin pendant des mois, voire des années.
Deuxièmement, il maintient un taux métabolique de base exceptionnellement bas, se mettant essentiellement en mode d’économie d’énergie permanent. Ensemble, ces caractéristiques transforment les crises de boulimie opportunistes en une réserve d’énergie ultra-longue.
Mais la véritable surprise est venue lorsque l’équipe a découvert qu’un gène clé impliqué dans ce ralentissement métabolique, nommé ND1, ne faisait pas à l’origine partie du génome de l’isopode.
Au lieu de cela, l’isopode l’a « détourné » d’une bactérie symbiotique externe grâce à un processus appelé « transfert horizontal de gènes ».
« Considérez cela comme un copier-coller biologique. Un animal extrait l’ADN utile directement d’un organisme complètement différent », a déclaré Yuan.
Ce gène « volé » a ensuite fait l’objet d’une optimisation épigénétique, permettant à l’isopode d’affiner sa consommation énergétique avec une précision remarquable.
Pour vérifier la fonction de ND1, les chercheurs ont inséré le gène dans des poissons zèbres, des nématodes et des cellules humaines en laboratoire. À des températures normales, les receveurs du gène brûlaient de l’énergie plus rapidement et devenaient moins tolérants à la famine.
Cependant, dans des conditions froides qui imitent l’habitat profond de l’isopode, le ND1 a inversé son rôle : il a supprimé le métabolisme énergétique, réduit l’activité mitochondriale et augmenté l’endurance à la famine chez le poisson zèbre de 37 %.
Ce commutateur dépendant de la température résout ce que l’on appelle le « paradoxe énergétique » : comment un animal géant ayant des besoins énergétiques élevés peut-il survivre là où la nourriture est extrêmement rare ?
Le ND1 agit comme un thermostat métabolique, ajustant la consommation d’énergie en réponse aux conditions environnementales. Selon Yuan, cela constitue une solution intéressante au compromis entre la taille corporelle et la pénurie alimentaire.
La découverte de la façon dont l’isopode des grands fonds équilibre sa taille géante avec un taux métabolique ultra-faible et du gène régulateur clé ND1 qui permet cet équilibre, pourrait être utile à plusieurs domaines appliqués, selon les chercheurs.
Les applications futures possibles incluent la recherche sur la longévité, le traitement de l’obésité et l’élevage aquacole, où la compréhension d’une gestion efficace de l’énergie pourrait inspirer de nouvelles approches en matière de santé et de production alimentaire, a déclaré Yuan.
