Une étude, dont les résultats intitulés «Algal Remodeling in a Ubiquitous Planktonic Photosymbiosis» ont été publiés dans la revue Current Biology, a permis, grâce aux technologies d’imagerie subcellulaire notamment développées à Grenoble, de montrer que la symbiose, observée dans tous les océans du globe, entre les acanthaires (*) et une micro-algue appelée Phaeocystis, profite essentiellement aux acanthaires (hôtes), car l'architecture cellulaire et le métabolisme des micro-algues Phaeocystis sont vraisemblablement modifiés en symbiose par l'acanthaire pour bénéficier des produits de la photosynthèse.

Relevons tout d'abord que l'équipe auteure de cette étude a découvert, en 2012, «non seulement que la symbiose des acanthaires, organismes unicellulaires du groupe des radiolaires, et des Phaeocystis, une algue unicellulaire du phytoplancton, se retrouve dans toutes les mers du globe, mais également que les algues une fois intégrées aux acanthaires changent d'aspect par rapport à leur vie libre».

La question de savoir si cette association était «vraiment à l’avantage des deux organismes» s'est alors posée, car il semblait qu’une fois intégrée à l’acanthaire, l'algue ne parvenait plus à se diviser alors que ses chloroplastes, lieu de la photosynthèse, se multipliaient. À l’époque, on ne pouvait pas le vérifier, car les techniques pour «observer précisément ce qui se passe dans les cellules» n'étaient pas disponibles.

Aujourd'hui, la réponse a pu être obtenue «grâce aux technologies d’imagerie subcellulaire notamment développées à Grenoble, et au Synchrotron Européen de Grenoble (ESRF)», plus précisément «la microscopie électronique 3D, le nanoSIMS, la fluorescence rayons X de l'ESRF» complétées par des analyses physiologiques: en fait, cette étude a révélé «un nouveau mode de photosymbiose, qui ne correspond pas du tout à ce que l’on observe chez les coraux ou les lichens par exemple» [on parle de photosymbiose «lorsqu’une symbiose fait intervenir un organisme (comme une micro-algue) qui utilise la photosynthèse»].

Ainsi, il est apparu qu'au sein de l’acanthaire, «les micro-algues subissent une transformation radicale de leur organisation structurelle et de leur métabolisme», une transformation, «vraisemblablement induite par l'acanthaire», qui «maximise l'activité photosynthétique de l’algue». En particulier, il a été «observé une augmentation du volume des micro-algues mais aussi la multiplication de chloroplastes volumineux et de leurs membranes photosynthétiques qui augmentent significativement la surface photosynthétique».

En outre, «la visualisation des nutriments à l'intérieur des cellules, possible grâce à l ́imagerie chimique, montre que le rapport azote sur phosphore, augmente de manière significative dans les micro-algues symbiotiques». De son côté, le rayonnement synchrotron de l’ESRF a permis de constater «que les micro-algues contiennent de grandes quantités de métaux essentiels (fer et cobalt) fournis par l'hôte et stockés dans des vacuoles d'algues à forte concentration, et qu’elles sont appauvries en phosphore comparativement aux espèces libres, ce qui pourrait expliquer l'absence de division cellulaire au sein de l'hôte».

En conséquence, la photosymbiose des acanthaires et des Phaeocystis se traduit «par un remodelage morphologique et métabolique extrême des micro-algues, qui n ́avait jamais été observé auparavant dans d ́autres photosymbioses comme celle entre le corail et ses microalgues». En réalité, cette symbiose planctonique répandue et abondante entre les acanthaires et Phaeocystis semble correspondre davantage à une stratégie de l'hôte visant à réduire la croissance de ses symbiotes tout en maximisant leur photosynthèse et leur rendement». Autrement dit, il s'agit d'une «'culture' (ou 'farming') d’algues par l’acanthaire, ou un parasitisme inverse où le 'grand' parasite le 'petit'».

En fin de compte, les observations réalisées dans cette étude apportent «un changement radical dans la compréhension du fonctionnement d'une relation symbiotique clé des écosystèmes marins». Il en résulte «également de nouvelles hypothèses pour essayer de comprendre ce qui s’est passé au cours de l’évolution», concernant notamment les processus par lesquels un hôte peut «prendre le contrôle d’une algue et intégrer une fonction photosynthétique».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Acantharea