Dans une population de cellules génétiquement identiques, quelques individus se transforment spontanément en prédateurs cannibales deux fois plus grands que leurs semblables. Ce phénomène, observé chez un cilié microscopique découvert aux Caraïbes, remet en question ce qu’on croyait savoir sur les limites du développement cellulaire chez les organismes unicellulaires.

Ce que vous allez apprendre

• Comment une cellule microscopique peut se transformer en chasseur cannibale sans changer son ADN
• Pourquoi ce processus ressemble davantage au développement animal qu’à tout ce qu’on connaissait chez les unicellulaires
• Ce que cette découverte implique pour notre compréhension de la différenciation cellulaire

Une nouvelle espèce découverte dans un filtre d’eau de mer

Euplotes gigatrox a été identifié sur l’île caribéenne de Curaçao, dans un système de filtration d’eau de mer. Cet organisme unicellulaire cilié mène une existence banale : il se déplace en spirale dans le liquide, filtre des bactéries pour se nourrir, se divise. Une cellule parmi des milliards.

Jusqu’à ce que certaines d’entre elles décident de changer de vie.

Le basculement : de filtreur à chasseur cannibale

Dans les populations clonales d’Euplotes gigatrox — où chaque cellule partage le même ADN —, un petit nombre d’individus se transforment spontanément en ce que les chercheurs appellent des « supergéants ». Ces cellules deviennent plus de deux fois plus longues que la normale, avec un corps plus large et une bouche considérablement agrandie.

Ce changement morphologique s’accompagne d’un basculement comportemental radical. Les supergéants abandonnent la filtration bactérienne. Ils deviennent des prédateurs raptoriaux qui foncent sur leurs congénères clonaux — génétiquement identiques à eux — pour les capturer et les avaler entiers. À un rythme d’une proie toutes les dix minutes.

Ils ne nagent plus, ils marchent. Là où la cellule normale décrit des trajectoires hélicoïdales élégantes dans le fluide, le supergéant se déplace en cercles lents et maladroits, une locomotion adaptée à la traque de proies qui rampent plutôt qu’à la nage libre.

Un stade de développement régulé, pas une anomalie

Ce qui rend cette transformation scientifiquement décisive, c’est qu’elle n’est pas aléatoire. L’équipe du Rensselaer Polytechnic Institute a séquencé les transcriptomes de cellules individuelles à différents stades — normales, supergéantes, et revenues à l’état normal après avoir été supergéantes.

Les résultats sont sans équivoque : les supergéants constituent un stade de développement transcriptionnellement distinct, avec des différences marquées dans l’expression des gènes liés au cycle cellulaire, à la production de protéines et à l’organisation membranaire. Ce n’est pas un accident cellulaire. C’est un programme.

Les cellules revenues à l’état normal après avoir été supergéantes conservent même une mémoire moléculaire de cette transition : elles produisent moins de nouveaux supergéants par la suite, comme si le système régulait sa propre fréquence de basculement.

Cinq pour cent de prédateurs, une stratégie d’ensemble

La transformation ne survient pas au hasard dans le temps non plus. Elle se déclenche principalement lors du passage d’une phase de croissance rapide à une phase stationnaire, quand les petites proies bactériennes se raréfient. Les supergéants n’apparaissent que lorsque les cellules normales sont abondantes — c’est-à-dire lorsqu’il y a quelque chose à chasser.

Ils ne dépassent jamais 5 % de la population totale. Une proportion qui correspond à une stratégie de diversification des risques : une minorité exploite une ressource différente pendant que la majorité continue son mode de vie habituel.

Pour Ben Larson, auteur principal, l’enjeu dépasse l’anecdote biologique. Ce système offre un modèle inédit pour étudier des questions fondamentales sur la différenciation cellulaire — des questions qu’on pensait réservées aux organismes multicellulaires — dans une branche de l’arbre du vivant radicalement différente de la nôtre.