Une nouvelle espèce de tardigrade révèle les secrets de la résistance aux radiations

Une nouvelle espèce de tardigrade révèle les secrets de la résistance aux radiations

Une espèce de tardigrade récemment décrite donne aux scientifiques un aperçu de ce qui rend ces minuscules créatures à huit pattes si résistantes aux radiations.

Les tardigrades, également connus sous le nom d'ours d'eau, fascinent depuis longtemps les scientifiques par leur capacité à survivre à des conditions extrêmes, notamment des niveaux de rayonnement près de 1 000 fois supérieurs à la dose mortelle pour les humains. Il existe environ 1 500 espèces connues de tardigrades, mais seule une poignée est bien étudiée.

Aujourd’hui, des scientifiques ont séquencé le génome d’une espèce scientifiquement nouvelle et révélé certains des mécanismes moléculaires qui confèrent aux tardigrades leur extraordinaire résilience. Leur étude, publiée dans Science le 24 octobre 1, identifie des milliers de gènes tardigrades qui deviennent plus actifs lorsqu'ils sont exposés aux radiations. Ces processus suggèrent un système de défense sophistiqué qui protège l’ADN des dommages causés par les radiations et répare les cassures qui se produisent.

Les auteurs espèrent que leurs résultats pourront être utilisés pour protéger les astronautes des radiations lors des missions spatiales, nettoyer la contamination nucléaire ou améliorer le traitement du cancer.

"Cette découverte pourrait contribuer à améliorer la résistance au stress des cellules humaines, ce qui bénéficierait aux patients subissant une radiothérapie", explique Lingqiang Zhang, co-auteur de l'étude et biologiste moléculaire et cellulaire à l'Institut de Lifeomics de Pékin.

Gènes protecteurs

Il y a environ six ans, Zhang et ses collègues se sont rendus dans les montagnes Funiu, dans la province chinoise du Henan, pour collecter des échantillons de mousse. En laboratoire et au microscope, ils ont identifié une espèce de tardigrade jusqu’alors non documentée, qu’ils ont nommée Hypsibius henanensis. Le séquençage du génome a montré que l’espèce possédait 14 701 gènes, dont 30 % étaient propres aux tardigrades.

Lorsque les chercheurs ont exposé H. henanensis à des doses de rayonnement de 200 et 2 000 gray - bien au-delà de ce à quoi les humains pourraient survivre - ils ont découvert que 2 801 gènes impliqués dans la réparation de l'ADN, la division cellulaire et les réponses immunitaires devenaient actifs.

"C'est comme en temps de guerre, lorsque les usines sont rééquipées pour produire uniquement des munitions. Nous en sommes presque au point où l'expression des gènes est repensée", explique Bob Goldstein, biologiste cellulaire à l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, qui étudie les tardigrades depuis 25 ans. « Nous sommes fascinés par la façon dont un organisme peut modifier l’expression de ses gènes pour produire autant de transcriptions pour certains gènes. »

L'un des gènes, appelé TRID1, code pour une protéine qui aide à réparer les cassures double brin de l'ADN en recrutant des protéines spécialisées sur les sites de dommages. "Il s'agit d'un nouveau gène que, à ma connaissance, personne n'a étudié", explique Goldstein.

Les chercheurs estiment également que 0,5 à 3,1 % des gènes tardigrades ont été acquis auprès d’autres organismes via un processus appelé transfert horizontal de gènes. Un gène appelé DODA1, qui semble provenir d'une bactérie, permet aux tardigrades de produire quatre types de pigments antioxydants appelés bétalaïnes. Ces pigments peuvent neutraliser certains des produits chimiques réactifs nocifs provoqués par les radiations dans les cellules, qui représentent 60 à 70 % des effets nocifs des radiations.

Les auteurs ont traité des cellules humaines avec l’un des bétalaïnes tardigrades et ont découvert que ces cellules étaient bien mieux capables de survivre aux radiations que les cellules non traitées.

Pas de date d'expiration

L'étude des mécanismes moléculaires qui permettent aux tardigrades de tolérer d'autres conditions extrêmes telles que les températures élevées, le manque d'air, la déshydratation et la famine pourrait avoir des applications de grande envergure. Par exemple, cela pourrait améliorer la durée de conservation de substances sensibles telles que les vaccins. "Tous vos médicaments ont une date de péremption, contrairement aux tardigrades", explique Goldstein.

La comparaison de ces mécanismes entre différentes espèces de tardigrades constitue une partie importante de cette recherche, ajoute Nadja Møbjerg, physiologiste animale à l'Université de Copenhague. « Nous n’avons pas encore suffisamment de connaissances sur les différentes espèces de tardigrades qui existent », déplore-t-elle.

Ces animaux possèdent « une richesse de composés protecteurs qui fourniront probablement des informations encore plus intéressantes et utiles », explique Goldstein. « Nous voulons comprendre comment ils fonctionnent et quel potentiel ils ont. »

1. Li. L. et coll. Sciences 386, EADL0799 (2024).

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