L’idotée et l’algue rouge, une relation insoupçonnée

À un jet de pierre de la mer, la Station biologique de Roscoff¹, l’une des plus vieilles d’Europe, en a vu défiler des scientifiques. Entre les murs de ce lieu inspirant, ô combien de chercheurs et chercheuses se sont arraché les cheveux pour tenter de reconstituer les différents puzzles de la vie. Pour y parvenir, ces gens passionnés et déterminés sont prêts à mener tout un tas d’expériences, des plus simples aux plus sophistiquées. Certaines donnent des résultats décevants, mais qui participent à faire avancer la science, d’autres permettent des observations surprenantes qui donnent matière à réflexion. Puis, il y a celles qui amènent à de grandes découvertes, lorsque toutes les pièces du puzzle s’imbriquent harmonieusement. C’est le fameux moment Eurêka.

À l'image d'une abeille

Ce moment, Myriam Valero et Emma Lavaut, deux chercheuses à la Station biologique de Roscoff, l’ont vécu. En juillet dernier, elles ont démontré avec leur équipe qu’un petit crustacé qui répond au doux nom d’idotée participe à la fécondation d’une algue rouge, la gracilaire. Un peu à l’image d’une abeille qui transporte le pollen de fleurs en fleurs, l’idotée répand les cellules reproductrices des algues mâles, appelées spermaties, sur les algues femelles. « Ce n’est pas une pollinisation à proprement parler car les algues ne produisent pas de pollens. Mais le mécanisme reste très similaire », nuance Myriam Valero, directrice de recherche CNRS en génétique des populations et qui dirige le laboratoire franco-chilien Evolutionary biology and ecology of algae à Roscoff.

20 ans de recherche

En 2012, la pollinisation marine avait déjà été documentée entre des invertébrés marins et une plante à fleurs qui forment des herbiers sur les fonds côtiers tropicaux. « Mais nous n’avions jamais observé ce phénomène chez les algues jusqu’à présent : c’est une première ! » assure la généticienne.

Cela fait au moins 20 ans qu’elle porte une attention particulière² à la reproduction des gracilaires : les gamètes³ mâles sont dépourvus d’un flagelle et les gamètes de la femelle restent sur celle-ci. Ce système, peu répandu chez les organismes marins, est commun aux nombreuses espèces de Florideophycées, une classe d’algue rouge à laquelle les gracilaires appartiennent. Sans flagelle, les spermaties de ces végétaux sont incapables de se mouvoir et dépendent donc de facteurs extérieurs, comme des courants marins, pour être dispersées dans l’eau. Et petit à petit, de nombreux scientifiques ont commencé à réfléchir aux autres mécanismes qui pouvaient contribuer à la dissémination des gamètes des algues rouges.

Dans les années 2000, Myriam Valero a récolté à plusieurs reprises des gracilaires du cap Gris-Nez près de Calais, lors de leur période de reproduction, afin de réaliser un suivi démographique. De retour au laboratoire, elle laissait tremper les algues dans de l’eau douce pour examiner sous loupe binoculaire leurs sexes, aussi appelés cryptogames car ils sont cachés ou peu apparents. Et, à chaque plongée des algues dans l’eau douce, une dizaine d’idotées s’en détachaient. « Ces observations ont été révélatrices. Dès lors, nous nous sommes demandé s’il y avait un lien particulier entre ces deux organismes et si l’idotée contribuait à la fécondation de la gracilaire », raconte la chercheuse roscovite.

Des algues femelles vierges

Depuis, la scientifique a essayé de démontrer cette hypothèse, non sans mal ! Car pour la prouver, il fallait se procurer des algues rouges femelles et vierges, des gracilaires mâles produisant des spermaties et trouver des idotées. Puis, cerise sur le gâteau, il fallait que tout ce beau monde soit synchrone lors de la période de reproduction. Pour réunir toutes ces conditions, une seule solution se présentait aux chercheurs : cultiver des gracilaires et idotées au laboratoire. La tâche a été fastidieuse… Jusqu’à ce qu’Emma Lavaut s’y attelle en 2019 dans le cadre de sa thèse. « Nous multipliions les échecs et n’avions pas assez de temps. Emma, elle, a pu se concentrer à 100 % sur l’étude », se rappelle Myriam Valero.

En quelques mois, Emma Lavaut a débloqué plusieurs verrous techniques, restés grippés pendant plusieurs années. Et dès 2020, elle et ses collègues ont installé plusieurs aquariums, préservés de potentiels mouvements d’eau⁴ qui pourraient disperser les gamètes des algues et fausser les résultats ! « Une des expériences consistait à placer des idotées avec des gracilaires mâles, puis à transférer les isopodes avec les algues femelles », explique la doctorante. Trois semaines après cette entreprise, soit la période nécessaire pour observer s’il y a eu une fécondation, Emma Lavaut a inspecté minutieusement chaque thalle femelle, c’est-à-dire le corps de l’algue.

CHRISTOPHE DESTOMBE

Emma Lavaut et Myriam Valero récoltent des gracilaires sur l'estran, au cap Gris-Nez près de Calais, pour leurs expériences.

Photos au microscope

Contre toute attente, la chercheuse a observé plusieurs cystocarpes, des petites boules discrètes se formant sur le thalle et qui sont témoins d’une fécondation. « Cela nous suggère que les idotées participent à la reproduction des gracilaires, en déduit la doctorante. Pour étoffer nos résultats, nous avons également pris des photos au microscope des isopodes. » Les clichés montrent qu’ils sont couverts de spermaties d’algues rouges, en particulier au niveau de leurs pattes avant, appelées les péréiopodes. « Nous avons réalisé l’expérience à cinq reprises et à chaque fois, les observations étaient similaires et étonnamment claires : les résultats sont robustes. Selon les analyses statistiques de l'ensemble de nos travaux⁵, il y a 20 fois plus de fécondation chez les gracilaires en présence d’idotées », poursuit Emma Lavaut.

À présent, la doctorante et sa directrice de thèse, Myriam Valero, souhaitent explorer davantage la relation mutualiste entre l’idotée et la gracilaire. Ces deux organismes peuvent vivre séparément, mais ils semblent tirer chacun des bénéfices de leur interaction. Par exemple, en se nourrissant de microalgues qui poussent sur l’algue rouge, les isopodes favorisent la croissance de celle-ci. C’est donnant-donnant.

Une première mondiale

Les scientifiques roscovites voudraient également étudier la coévolution entre les idotées et les gracilaires, c’est-à-dire démontrer si ces deux organismes ont évolué conjointement au fil des siècles et au bénéfice de leur relation. « Pour le moment, nous savons juste que les gracilaires mâles produisent une substance un peu collante qui aide leurs spermaties à adhérer aux corps des isopodes », explique Emma Lavaut. Une chose est sûre, c’est la première fois que le rôle d’un animal dans la fécondation d’une algue est démontré. Cette découverte suggère que les mécanismes de type pollinisation entre les animaux et végétaux auraient d’abord émergé dans la mer, avant même que les plantes à fleurs n’existent sur la terre ferme.

« Les algues sont apparues il y a 800 millions d’années, soit bien avant l’apparition des premiers arthropodes il y a 600 millions d’années. Cela veut dire que les algues rouges se sont débrouillées seules pour leur reproduction pendant un moment, développe Myriam Valero. Il se pourrait qu’une relation se soit développée entre les algues et les arthropodes, dès leur émergence il y a 600 millions d’années. » Cela antidaterait l’histoire de la pollinisation qui semble avoir débuté chez les plantes à fleurs il y a 250 millions d’années. Néanmoins, la chercheuse souligne que la relation entre les crustacés et les algues rouges ait aussi pu se développer plus récemment, en parallèle de celle des pollinisateurs et des plantes à fleurs présentes sur la terre ferme. « Le dogme de la fécondation des algues par les mouvements d’eau est tellement fort que peu de scientifiques ont soupçonné le rôle que pouvaient jouer les animaux », conclut Myriam Valero. Alors, qui sait combien de nouvelles surprises nous réserve le petit peuple marin…