Une découverte
fondamentale: les nanobes, des
"intra-terrestres"
Dernière mise à jour: 28/06/2010
Dans la quête des formes de vies les plus anciennes, nous sommes aidés par une découverte fondamentale qui est restée " très discrète" jusqu'à ce jour dans les journaux d'expression française: les nanobes. De quoi s'agit-il ? Tout simplement de micro-organismes de très petite taille, de l'ordre de la dizaine de nm seulement. Ce sont les plus petits êtres vivants non parasites connus. Leur découverte est très récente, effectuée par des géologues, et est loin d'être acceptée, car ses nanobes implications peuvent se révéler à proprement parler révolutionnaires!
Observés sous la forme de filaments ou de sphéroïdes, leur nature biologique est alors seulement suspectée. Plusieurs auteurs (Folk, 1993, Pedone, 1996, Vasconcelos, 1997) identifient ensuite des structures semblables, interprétées comme étant les fossiles de formes de vies primitives, toujours associées fortement à des minéraux tels que les argiles, les sulfites, les silicates...
Ces "structures biomimétiques" semblent impliquées dans de nombreux processus de minéralisation. Elles ont été identifiées dans le sang (Akerman, 1993), au niveau des calculs rénaux (Kajander & Çiftçioglu, 1998), des plaques athéromateuses (Kajander, 1998) et, probablement, dans la plaque dentaire. Cependant, leur étude, leur identification difficile et leur rôle exact dans les pathologies humaines sont à l'origine d'une polémique (voir Cisar & al., 2000).
En effet, les nanobes, identifiés au départ sur des critères purement morphologiques, voient leur statut biologique nié par des chercheurs les considérant comme des artefacts ou des formations d'origine strictement minérale (Harvey, 1997). Le découvreur des nanobes, le Pr Folk, signale qu'ils sont tellement nombreux dans certains échantillons de roches qu'il est fort possible que la biomasse des nanobes surpasse celle de toutes les espèces vivant à la surface du globe!
Le statut biologique des nanobes marque des points en 1998 grâce à une étude parue dans American mineralogist (Uwins P.J.R & al., 1998), décrivant des nanobes provenant de grès recueillis lors de forages pétroliers off shore à plus de 4000 m sous la surface océanique, soit à des températures d'environ 150°C et des pressions de 2000 atmosphères (ce qui donne une idée de la résistance de ces "organismes)!. L'étude du Pr. Uwins montre:
- une composition chimique à base de carbone, d'azote et d'oxygène, excluant une origine purement minérale.
- une réaction positive avec trois marqueurs différents de l'ADN
- une ultrastructure laissant entrevoir une paroi amorphe, minérale, un cytoplasme et une région plus foncée correspondant à du matériel génétique (vu la taille de ces organismes, même le microscope électronique ne donne pas beaucoup de détails!).
Ci-dessus, nanobes sur un échantillon de grès. Photo P. Uwins, Queensland university.
ll s'agit donc très probablement de micro-organismes inconnus jusqu'à ce jour... Le milieu scientifique français est, à propos de cette découverte, d'un silence éloquent... (La seule trace que j'ai trouvée est un entrefilet d'une quinzaine de lignes dans le n° 251 de Pour la Science, p 17, concernant la possible origine infectieuse des calculs rénaux, ainsi qu'un bref article dans Science & vie de janvier 2000 - j'ai donc écrit un article à ce sujet dans la revue Effervescience: Les nanobes : des organismes vivants en deçà du micron. R.Raynal - Effervescience 20, Oct. 2001, 4-8).
Pourquoi cette discrétion? Tout simplement parce que les nanobes sont trop petits pour contenir la machinerie moléculaire assurant la vie des bactéries. leur biochimie dit donc être considérablement différente de celle des autres organismes que nous connaissons, ce que nombre de scientifiques ne considèrent pas (contre les faits expérimentaux!) comme étant possible. Un autre élément explique peut-être ce silence gêné: les structures découvertes par Mc Kay sur la météorite ALH ont été considérées comme non probantes à cause, entre autres, de leur taille insuffisante... Si l'on ajoute que des formations évoquant des nanobes fossilisés ont été identifiées dans les météorites ALH (Folk, 1997), d'Allende, de Murchison (Folk, 1998 ) et de Tataouine (Gillet, 2000, nuançé par Benzerrara, 2003, qui y voit des cristaux de calcites inhabituels), on est en présence d' un faisceau d'indices convergents visant à établir l'existence de formes de vies primitives, liées aux minéraux, et probablement répandues dans tout le système solaire.
Afin d'obtenir davantage d'informations, j'ai pris contact avec le Pr. Uwins, une scientifique aussi charmante qu'aimable. Avec son accord, voici la traduction du résumé de sa publication de 1998:
"Nous annonçons dans cet article la découverte de colonies de nano-organismes (nanobes) vivants dans des grès du Trias, du Jurassique ainsi que dans d'autres milieux. Les nanobes ont une structure cellulaire étonnamment similaire, morphologiquement, à celle des actinomycètes et des champignons (spores, filaments et corps reproducteurs) si ce n'est qu'ils sont d'un diamètre au moins dix fois inférieur (20 nm au lieu d'1 µm). Les nanobes ne sont pas des structures cristallines, minérales et sont composés de carbone, d'oxygène et d'azote. Des coupes ultrafines de nanobes montrent l'existence d'une couche extérieure ou d'une membrane pouvant être identifiée à une paroi cellulaire. Celle-ci entoure une région opaque aux électrons correspondant à un cytoplasme et une petit région centrale dense qui pourrait représenter une zone nucléaire. Les nanobes montrent une réaction positive vis-à-vis de trois colorants de l'ADN (4',6 diamidino-2 phenylindole (DAPI), orange d'acridine et Feulgen), ce qui suggère fortement que les nanobes contiennent de l'ADN.
Les nanobes sont capables de contaminer différents milieux et se développent dans des conditions aérobies, à la pression atmosphérique et à température ambiante. Bien que présentant une morphologie différente, les nanobes sont dans la même gamme de dimension que les nanobactéries fossiles controversées décrites par d'autres dans de nombreuses roches ainsi que dans la météorite martienne ALH 84001.
Ultérieurement, le Pr. Uwins a bien voulu me tenir au courant de ses recherches actuelles, en voie de publication. Je peux donc (" en exclusivité ! ") vous révéler que la nature biologique des nanobes se confirme. Bien que la préparation de ces organismes très résistant et hydrophobe pour la microscopie électronique à transmission soit très ardue, l'équipe du Pr. Ewins a obtenu, en améliorant ses techniques, les résultats suivants:
- les nanobes ont une paroi très résistante de structure voisine de celle des bactéries Gram + , doublée d'une membrane plasmique
- les nanobes ont une zone nucléaire contenant un matériel nucléaire, dur (en parti minéral? Cela expliquerai bien des choses...), divisé en lobes
- des acides nucléiques sont bel et bien présents dans les nanobes, mais leur séquençage demande, du fait de l'extrême résistance des nanobes, la mise au point de protocoles nouveaux. Une grande quantité de ces organismes a pu être obtenue par culture, ce qui permettra de disposer d'assez de matériel pour séquencer les acides nucléiques.
Outre les équipes de Folk et d'Uwins, d'autres scientifiques à travers le monde commencent à étudier sérieusement les nanobes:
- Une équipe de l'université d'Ulm (Sommer & al., 2002) a apporté un nouvel argument en faveur de la nature biologique des nanobes en étudiant leur réaction à la lumière: bien que la "carapace" d'apatite qui entoure ces structures soit seulement translucide, ils ont soumis des cultures de nanobes à diverses sources de lumière, polarisées ou non. Ils ont observé que la lumière blanche polarisée accélérait la croissance et la réplication des nanobes, comme si elle constituait pour ces "organismes" une source d'énergie (les sources lumineuses utilisées ne produisaient pas de chaleur susceptible de fausser les résultats). Certains nanobes seraient-ils phototrophes ? Quel serait l'intérêt d'une telle capacité métabolique alors qu'ils vivent dans les profondeurs du sous-sol?
- Dès 2000, Philippe Gillet, de l'ENS de Lyon, a réussi en collaboration avec des microbiologistes du CEA à cultiver des micro-organismes nanométriques à l'origine terrestre reconnue.
- En Mai 2004, l'équipe du Dr J. Lieske (Miller & al., 2004), de la Mayo clinic, a obtenu (à la suite des résultats controversés obtenus par Kajander & Ciftcioglu à l'université Finlandaise de Kuopio) des cultures de nanobactéries isolées à partir de tissus humains minéralisés, comme par exemple des artères calcifiées (après athérosclérose) où des valves cardiaques défectueuses. Cette équipe à mis en évidence:
- une autoreproduction des particules isolées à partir de ces tissus, stérilisés préalablement par ultrafiltration.
- leur identification possible par réaction antigène-anticorps, avec un anticorps fournit par une autre équipe et ne se fixant que sur les tissus malades.
- leur coloration spécifique par des marqueurs d'acides nucléiques
- l'absorption d'uridine, un des acides nucléiques de l'ARN, pendant la croissance des nanobes, à des taux plus élevés que ceux résultant d'une simple fixation sur un support minéral comme l'apatite par exemple.
De nombreuses critiques portent sur la non-identification d'ADN dans les nanobes. Si, comme je le suppose, les nanobes sont les descendants des toutes premières formes de vie, alors il est possible qu'ils n'utilisent pas d'ADN mais un simple précurseur de l'ARN adsorbé sur support minéral (cf "théorie synthétique de l'origine de la vie"). En tout état de cause, il semble bien qu'une nouvelle forme de vie, aussi minuscule qu'énigmatique, ait bien été découverte dans les dernières années du vingtième siècle...
-
LES PREMIERES BRIQUES DE LA VIE ?
Depuis 2007, quelques groupes de
chercheurs ont entrepris de vérifier les caractéristiques
des nanobes, et ont obtenus des nouveaux résultats qui,
s’ils remettent en cause leur statut d’êtres vivants,
posent de nom ruses questions et confirment certaines de
mes suppositions.
Dès 2000, l’équipe de J Cisar avait montré que les
phospholipides peuvent provoquer la formation de cristaux
de phosphate de CA en se liant à la fois au calcium et au
phosphate. Ces cristaux sont, de plus, capables de croître
et de de multiplier, mimant la reproduction des
cellules.Toutefois, ce n’est qu’en 2007 que l’équipe de J
Young et J Martel, cherchant à mieux connaître la nature
physique des nanobes, ont observé que des solutions de
carbonate et phosphate de calcium contaminées par des
protéines et d’autres molécules et polymères organiques,
donnent milieu à la formation de cristaux qui, en
incorporant ces éléments, poursuivent leur croissance selon
de modalités qui ressemblent fortement à celles observées
chez les nanobes. Des particules minérales de carbonate et
phsiphate de calcium se lient facilement à de nombreuse
molécules chargées:ions, bien entendu, mais aussi acides
nucléiques, lipides et surtout protéines, . Ces liaisons
stabilisent la croissance des particule, laquelle peut
s'interrompre, se poursuivre lentement tou bien prenre de
nouvelles, direction, faisant ainsi bourgeonner les
articules en un mode de reproduction étonnant. Les
particules obtenus expérimentalement par ce groupe ont une
structure «en oignon», avec une alternance de couches
minérales et organiques.
Ainsi, des nanobes identifiés dans les calcifications
pathologiques ou non se sont révélées enrichis en protéines
plasmatiques telles que la fétuine A, l’albumine ou les
apolipoprotéines.
Même si le statu a proprement parler biologique des nanobes
semble ainsi réfuté (il reste toutefois à remarquer que les
nanobes sont transmissibles, induisant la formations de
particules qui leur ressemblent, et semblent bien
impliquées dans des pathologies d la calcification, le
chercheur D Raoult, propose ainsi de les renommer «nanons»
en référence aux prions, en tant qu’agents pathogènes
transmissibles non biologiques. Ce chercheur propose que la
conformation tridimensionnelle de la protéine fétuine A
soit modifiée par contact avec celle contenue dans les
nanobes, rendant ainsi inefficace cette molécule dont le
rôle est justement d’empêcher la calcification dans le
réseau sanguin).
Ces auteurs relèvent toutefois un point essentiel: les
nanobes sont des complexes mineralo-organiques qui ont pu
jouer un rôle important dans l’apparition de la vie, car
ils ont «ratissé» le milieu prébiotique en séquestrant et
en rapprochant les molécules formées par ailleurs, en leur
fournissant un substrat capable de réplication minérale, en
attendant que la réplication biologique soit possible. On
retrouve ainsi les suppositions que j’avais formulées il y
a quelque années.
références
J Young et J
Martel. Splendeur et decadence des nanobactéries. PLS 391
mais 2010
D Raoult & al. Nanobacteria are mineralo fetuin
complxes. PLOS pathog 8,4(2),e41,2008
J.D. Young & al. Putative anobacteria represent
physiological physiological remnants and culture by
products of normal calcium homeostasis. PLOS one, vol 4
2,e4417, 2009.