Les tardigrades, ces animaux qui mettent la vie en pause
Moins d'un millimètre, huit pattes griffues, et une aptitude rare : se dessécher presque entièrement puis revenir à la vie. En 2007, des tardigrades ont même survécu au vide spatial.
On les appelle « oursons d'eau ». Les tardigrades sont de minuscules animaux, de 0,1 à 1,5 millimètre, qui vivent dans les mousses, les lichens, les sédiments et jusque dans les océans. On en a décrit environ 1 400 espèces. Leur célébrité tient à une capacité étonnante : quand leur milieu s'assèche, ils ne meurent pas. Ils se mettent en pause, parfois pendant des années, et repartent quand l'eau revient.
La cryptobiose, une vie suspendue
Lorsque la mousse qui l'abrite sèche, un tardigrade rétracte ses pattes et sa tête et prend la forme d'un petit tonneau, que les biologistes appellent le tun. Il perd alors plus de 95 % de son eau. Son métabolisme devient si faible qu'on peine à le mesurer : c'est la cryptobiose, littéralement « vie cachée ». Dans cet état, l'animal ne mange pas, ne respire presque plus, et peut attendre.
La forme la plus étudiée est l'anhydrobiose, la survie sans eau. Mais le froid extrême, le manque d'oxygène ou un milieu trop salé déclenchent des états voisins. Au laboratoire, des tardigrades refroidis jusqu'à −196 °C ont survécu. En 2014, des chercheurs japonais ont réveillé des tardigrades antarctiques de l'espèce Acutuncus antarcticus, conservés à −20 °C dans un échantillon de mousse prélevé en 1983 : plus de trente ans de congélation. Deux adultes et un œuf sont revenus à la vie, et ont même eu une descendance.
Ces exploits ont un prix. Les animaux revenus de trente ans de froid ont mis longtemps à récupérer, signe de dommages accumulés. Et un tardigrade actif, gorgé d'eau, est un animal fragile. Sa robustesse n'existe que dans l'état de pause.
Dix jours dans le vide spatial
En septembre 2007, l'Agence spatiale européenne embarque des tardigrades sur la capsule russe FOTON-M3. L'expérience, baptisée TARDIS, expose pendant dix jours deux espèces desséchées, Richtersius coronifer et Milnesium tardigradum, aux conditions de l'orbite basse, vers 270 km d'altitude.
Les résultats, publiés en 2008 dans Current Biology, distinguent deux cas. Protégés des ultraviolets, la plupart des animaux ont supporté le vide et le rayonnement cosmique, puis se sont reproduits normalement une fois de retour. Exposés en plus au rayonnement ultraviolet solaire non filtré, la plupart sont morts. Quelques individus ont pourtant survécu à cette dose énorme. Les tardigrades sont ainsi devenus les premiers animaux connus à avoir survécu à l'exposition directe à l'espace. Le vide, en somme, ne les gêne guère ; c'est la lumière ultraviolette du Soleil qui reste leur limite.
D'autres expériences ont suivi. En 2021, l'expérience Cell Science-04 de la NASA a étudié à bord de la Station spatiale internationale l'adaptation de l'espèce Hypsibius exemplaris au vol spatial, sur plusieurs générations, en suivant l'expression de ses gènes.
Dsup, la protéine qui protège l'ADN
Comment ces animaux préservent-ils leur ADN ? En 2016, une équipe de l'université de Tokyo, autour de Takekazu Kunieda, publie dans Nature Communications le génome de Ramazzottius varieornatus, une espèce particulièrement résistante. Elle y repère une protéine propre aux tardigrades, qu'elle nomme Dsup, pour damage suppressor. Cette protéine s'associe à l'ADN dans le noyau des cellules.
L'expérience décisive consiste à faire produire Dsup par des cellules humaines en culture, puis à les irradier aux rayons X. Les lésions de l'ADN diminuent alors d'environ 40 %. Les auteurs proposent une explication : la résistance aux radiations serait un effet secondaire de l'adaptation à la dessiccation, car le dessèchement abîme l'ADN de façon assez semblable.
Il faut garder la mesure. Des cellules en boîte de Petri ne sont pas un organisme, et Dsup n'est qu'un des nombreux mécanismes de protection des tardigrades. D'autres protéines jouent un rôle clé dans la dessiccation : les protéines CAHS, dites « intrinsèquement désordonnées », qui n'ont pas de forme fixe en solution. Selon les travaux de l'équipe de Thomas Boothby, elles agissent de concert avec un sucre, le tréhalose, pour protéger les cellules lorsqu'elles sèchent.
Et sur Terre ?
Ces découvertes intéressent d'abord la médecine. De nombreux médicaments biologiques, et beaucoup de vaccins, doivent rester au froid du fabricant jusqu'au patient. Cette chaîne du froid coûte cher et se rompt facilement, surtout dans les régions isolées. En 2023, l'équipe de Thomas Boothby, à l'université du Wyoming, a montré dans Scientific Reports qu'une protéine CAHS, associée au tréhalose, permettait de conserver à sec le facteur VIII, un médicament de la coagulation sanguine, malgré la chaleur, les cycles de séchage et un stockage prolongé. Les chercheurs y voient une piste pour d'autres produits, vaccins compris ; elle reste à démontrer pour chacun d'eux.
L'autre piste est la radioprotection. Protéger temporairement les tissus sains autour d'une tumeur traitée par radiothérapie, en leur faisant produire une protéine comme Dsup, est l'objectif d'une marche du catalogue, qui vise aussi à protéger un équipage pendant une tempête solaire (voir la marche E-LIF-04). La conservation à sec du vivant, sans azote liquide, est l'objet d'une autre (voir la marche E-LIF-11).
Ce qui reste à comprendre
On ne sait toujours pas comment quelques tardigrades ont réparé les dégâts d'une dose massive d'ultraviolets dans l'espace. On ignore aussi comment les différents boucliers moléculaires se répartissent le travail, ni si ces protections peuvent fonctionner durablement dans des cellules humaines sans effets indésirables. Chaque nouveau génome de tardigrade séquencé apporte son lot de protéines inconnues : le petit ourson d'eau n'a sans doute pas livré tous ses secrets.