How microbes evolve from critter to killer

Un banc de petits poissons orangés nage autour d’une forêt miniature de plantes océaniques et de champignons jaunâtres. L’eau est d’un bleu étincelant.

Comment un organisme inoffensif devient un parasite mortel

Patrick Keeling, à The University of British Columbia, étudie l’évolution des parasites – dont celui qui cause la malaria – afin de déterminer comment ces micro-organismes, autrefois inoffensifs, sont devenus des agents pathogènes parfois mortels
11 février 2015
Un plasmodium, soit un organisme unicellulaire qui cause le paludisme, vu sous la lentille d’un microscope.

Le plasmodium est un organisme unicellulaire qui cause la
malaria chez l’être humain. Les chercheurs du laboratoire
de Patrick Keeling à The University of British Columbia
comparent le plasmodium à ses parents non parasitaires pour
remonter le cours de son évolution et comprendre comment
cet organisme autonome est devenu un parasite mortel.
Mention de source : Thomas Bresson, Computer Hotline,
dans WikiMedia Commons

Par Tyler Irving

Un litre d’eau de mer contient des dizaines de millions de cellules invisibles à l’œil nu. Pourtant, la majorité de ces microbes sont inconnus des scientifiques. L’être humain a tendance à ne s’intéresser qu’aux petits sous-ensembles de micro-organismes qui l’affectent directement, habituellement en causant des maladies. Patrick Keeling et son équipe de The University of British Columbia se sont donnés pour mission de comprendre pourquoi – et comment – les organismes évoluent, passant d’une forme vivante inoffensive et anonyme à un pathogène mortel.

Le laboratoire de M. Keeling étudie les protistes, un groupe d’organismes unicellulaires généralement plus gros et plus complexes que les bactéries. Un protiste bien connu est le plasmodium, le parasite responsable de la malaria. Il en existe toutefois beaucoup d’autres du même genre qui vivent aux dépens d’une diversité d’animaux, des chauves-souris aux coquillages, et qui demeurent pour la plupart un mystère. « Il existe probablement au moins autant d’espèces de protistes qu’il y a d’animaux, affirme Patrick Keeling. Et on ne parle ici que des parasites : d’autres protistes vivent de façon autonome dans les étangs, les lacs, les océans ou la terre. D’après les structures internes du plasmodium, on sait aujourd’hui que ce micro-organisme provient d’un ancêtre non parasitaire, qui, par photosynthèse, produisait de l’énergie à partir de la lumière solaire, comme le font les plantes.

Grâce au financement de la Fondation canadienne pour l’innovation, le laboratoire de Patrick Keeling s’est doté d’outils de microscopie et d’équipement de séquençage de l'ADN que l’équipe utilise conjointement pour comprendre les relations entre les gènes, l’aspect et le comportement des protistes. « On peut observer comment ces organismes se déplacent, et même les filmer si l’on veut, puis prélever une seule cellule et en séquencer le génome », précise M. Keeling. Cela permet entre autres à l’équipe d’établir des rapports entre des espèces qui ont une parenté génétique, mais un aspect et un comportement très différents.

Il y quelques années, des scientifiques australiens ont découvert un groupe d’algues photosynthétiques qui, même si elles vivaient dans les récifs coralliens, n’en étaient pas moins étroitement liées au plasmodium. En étudiant ces cousins des parasites, Patrick Keeling et son équipe ont élaboré une théorie sur l’ancêtre commun dont ils seraient issus. Il s’agissait probablement d’un organisme libre et photosynthétique, qui était néanmoins aussi doté d’une structure de perçage qu’il utilisait pour attaquer et manger d’autres cellules. Cette structure de perçage lui permettait de s’insérer à l’intérieur des cellules des coraux, où il restait à l’abri des prédateurs. Au départ, cette relation convenait aux deux organismes; en retour de la protection que leur assuraient les coraux hôtes, les protistes photosynthétiques produisaient des nutriments pour eux, comme le font beaucoup d’algues qui vivent aujourd’hui dans les cellules des coraux modernes. Cependant, à un certain moment, le protiste a perdu sa faculté de produire sa propre nourriture à partir du soleil. Il est alors devenu un parasite et, au cours des millions d’années qui ont suivi, il a commencé à infecter d’autres animaux en plus des coraux. L’un de ces hôtes a évolué pour devenir l’être humain.

Patrick Keeling et ses collègues doivent encore retrouver et étudier d’autres membres de l’arbre généalogique du plasmodium pour confirmer leur théorie. Ces nouvelles connaissances pourraient contribuer à la lutte contre les infections parasitaires, par exemple, en mettant les sociétés pharmaceutiques sur la piste de nouvelles cibles biochimiques. Toutefois, comme le dit M. Keeling : « Presque chaque découverte scientifique majeure est le fruit du hasard. » On ne peut prédire avec exactitude quels enseignements on tirera d’une meilleure compréhension de l’évolution des protistes. Raison de plus de l’étudier.

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