Comment les coraux attrapent leurs symbionts ?
Une première scientifique
Pour la première fois, des scientifiques Japonais ont observé en direct comment les cellules coralliennes absorbent leurs partenaires symbiotiques – les algues unicellulaires, sans lesquelles de nombreux coraux ne peuvent survivre. Les images montrent comment elles produisent des pseudopodes en forme de doigt, qu’elles utilisent pour enfermer les algues et les absorber. Ces premières images en direct de l’endosymbiose corallienne fournissent également des premières indications sur l’origine de ce partenariat entre coraux et algues.
La plupart des coraux tropicaux vivent en symbiose : ils fournissent aux dinoflagellés unicellulaires un refuge dans leur corps, tandis que les algues photosynthétiques fournissent aux coraux du sucre et d’autres nutriments. Seule cette coopération permet aux coraux durs de former d’immenses récifs. Le problème, cependant, est que le réchauffement et la pollution de l’eau peuvent amener les coraux à relâcher leurs algues symbiotiques. En conséquence, les coraux blanchissent, meurent et des récifs entiers périssent.
Le secret du commencement
Bien que tout cela soit connu depuis longtemps, une étape décisive restait floue : comment les coraux absorbent-ils les symbiotes qui leur sont essentiels et comment cela fonctionne-t il au niveau cellulaire ? « Mais c’est précisément cette connaissance qui est cruciale pour bien comprendre le partenariat entre les coraux durs et leurs algues », explique l’auteur principal Kaz Kawamura de l’Université de Kochi au Japon. Jusqu’à présent, cela a échoué car les cellules de corail sont très difficiles à cultiver.
Mais en avril 2021, Kawamura et ses collègues ont réussi à cultiver en laboratoire diverses lignées cellulaires à partir de larves du corail dur Acropora tenuis. Cela a permis pour la première fois d’examiner de plus près le comportement des cellules endodermiques – les cellules qui ingèrent les algues symbiotiques dans les coraux. Pour observer cela, les chercheurs ont ajouté des dinoflagellés de l’espèce Breviolum minutum à la culture cellulaire et ont filmé ce qui se passait à l’aide de caméras de microscope.
Les « tentacules » cellulaires en action
Les vidéos ont révélé que les cellules coralliennes réagissent presque immédiatement à la présence des dinoflagellés. « À peine cinq minutes après avoir ajouté les organismes unicellulaires, nous avons pu voir comment les cellules coralliennes développaient des pseudopodes – des protubérances en forme de doigt avec lesquelles elles entouraient les algues », rapporte le co-auteur Nori Satoh de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa. « C’était vraiment impressionnant à regarder ! »
Après avoir capturé les dinoflagellés, les cellules coralliennes ont rétracté leurs pseudopodes et ainsi transporté les algues à l’intérieur. « Ce comportement phagocytaire des cellules coralliennes est très dynamique et les algues sont absorbées très rapidement dans la cellule », rapportent les scientifiques. En moyenne, les cellules ont absorbé un à trois dinoflagellés. Après quelques jours, 80 % des cellules coralliennes étaient équipées de ces symbiotes.
Références à l’origine de la symbiose
Ce qui est intéressant est que les dinoflagellés n’ont pas toujours survécu à cette inclusion dans les cellules coralliennes. Au bout de quelques jours, les scientifiques n’ont trouvé que des fragments de certaines de ces algues dans le cytoplasme des cellules coralliennes. D’autres, en revanche, étaient encore intactes et vivantes et avaient été partiellement transportées dans une vacuole – un compartiment entouré d’une membrane protectrice à l’intérieur de la cellule.
Selon les chercheurs, cela pourrait être une indication de la façon dont cette endosymbiose a commencé il y a des millions d’années : « Il se pourrait que les ancêtres des coraux aient à l’origine consommé ces algues comme nourriture », explique le co-auteur Satoko Sekida de l’Université de Kochi. Ceci est également soutenu par le fait que les algues symbiotiques vivent encore principalement dans les cellules du tube digestif des coraux. « Au fil du temps, les coraux ont continué à se développer et ont plutôt commencé à utiliser les algues pour la photosynthèse », explique Sekida.
Ce passage de l’alimentation à la symbiose est similaire au processus par lequel toutes les cellules eucaryotes ont été créées. Parce que, selon la théorie actuelle, les mitochondries de nos cellules et les chloroplastes des cellules végétales étaient autrefois des êtres vivants indépendants qui ont été recueillis par les ancêtres des eucaryotes comme endosymbiotes. (Frontiers in Marine Science, 2021; doi: 10.3389 / fmars.2021.706308 )
Source : Frontiers, Université d’études supérieures de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST)
