Premiers êtres pluricellulaires

Le récit

D’une cellule à plusieurs

Pendant des milliards d’années, la vie a été faite de cellules isolées, chacune indépendante. Puis, à un certain moment, quelques cellules ont cessé de se séparer après s’être divisées et sont restées attachées, en collaborant. Quelque chose de nouveau était né : l’organisme pluricellulaire, un être fait de nombreuses cellules qui travaillent ensemble. Nous sommes des organismes pluricellulaires, comme un arbre, un champignon ou une grenouille.

Les scientifiques ne savent pas quand cela s’est produit pour la première fois, parce que les premiers organismes à plusieurs cellules étaient minuscules et mous, et que des fossiles de ce genre se conservent très mal. Certains chercheurs ont proposé des fossiles encore plus anciens, comme ceux trouvés au Gabon, en Afrique, d’environ 2,1 milliards d’années, mais ils sont discutés. L’une des preuves les plus convaincantes vient d’une algue rouge appelée Bangiomorpha.

Bangiomorpha, une algue d’un milliard d’années

Bangiomorpha pubescens a été découverte dans les roches de l’Arctique canadien, sur l’île Somerset, par le paléontologue Nicholas Butterfield (aujourd’hui à l’université de Cambridge), qui l’a décrite en 2000. Elle est formée de filaments minces, faits d’une file de cellules disposées en petits disques, et elle se fixait au fond de la mer. Une datation de 2018, réalisée par une équipe de l’université McGill de Montréal, a donné un âge d’environ 1,047 milliard d’années.

Ce qui rend ce fossile spécial, c’est qu’il avait déjà des cellules différentes les unes des autres. Certaines servaient à fixer l’algue au fond, d’autres à produire des cellules pour la reproduction. Mieux encore : ses restes montrent qu’elle se reproduisait par un processus sexué, c’est-à-dire en mélangeant le matériel génétique de deux individus. C’est pourquoi elle a été considérée comme l’un des plus anciens organismes que l’on puisse reconnaître comme eucaryotes à reproduction sexuée. On la considère comme l’un des plus anciens organismes complexes sûrs, même si de nouvelles découvertes pourraient déplacer la date.

Combien de fois cela s’est-il produit ?

Un fait surprenant est que la pluricellularité a été « inventée » de nombreuses fois, de façon indépendante. Les algues rouges, les algues vertes, les algues brunes, les plantes, les champignons et les animaux ont chacun leur propre histoire. Les scientifiques estiment qu’elle est apparue au moins vingt à trente fois dans des groupes différents. Cela signifie qu’une fois les cellules complexes là, rester ensemble était avantageux de beaucoup de façons différentes.

On peut observer le processus aujourd’hui encore. Le Volvox est une algue verte qui vit en eau douce sous la forme d’une sphère creuse formée de milliers de cellules, certaines dédiées au mouvement et d’autres à la reproduction. Certains organismes unicellulaires appelés choanoflagellés vivent parfois en colonies et sont les plus proches parents vivants des animaux, ce qui laisse penser que les premiers animaux sont nés de formes semblables.

En 2012, une équipe de chercheurs de l’université du Minnesota (où il travaillait alors), dirigée par William Ratcliff, a fait une expérience célèbre : elle a pris de la levure de boulanger, un organisme unicellulaire, et l’a fait croître en sélectionnant chaque jour les amas de cellules qui coulaient le plus vite. En environ deux mois, en laboratoire, les cellules de levure ont formé des grappes en forme de flocon de neige. C’était une petite répétition, en laboratoire, de la naissance d’un corps pluricellulaire.

Pourquoi il est avantageux de rester ensemble

Un groupe de cellules a des avantages. Il est plus difficile à manger pour un prédateur plus petit, il peut devenir plus grand, il peut se partager les tâches : certaines cellules s’occupent de prendre la nourriture, d’autres de se déplacer, d’autres de se reproduire. Mais il y a aussi des problèmes. Les cellules doivent collaborer et cesser de se faire concurrence. Si une cellule se reproduit sans contrôle, elle abîme le corps : c’est, au fond, le principe d’une tumeur. Les organismes pluricellulaires ont donc développé des règles : des signaux chimiques, des contrôles sur la division et même un « suicide » programmé des cellules endommagées.

Un corps humain compte des dizaines de milliers de milliards de cellules, de plus de deux cents types différents, toutes nées d’une seule cellule, l’œuf fécondé, et toutes avec le même ADN. Leur coopération est le résultat d’une histoire qui commence, dans une mer ancienne, avec une algue d’il y a un milliard d’années.