Les tardigrades, survivants de l'extrême.
Vide spatial, températures proches du zéro absolu, rayonnements intenses : les tardigrades résistent à tout ! D'où ces petits animaux tirent-ils leurs étonnantes capacités de survie ?
William Miller
1896

Les tardigrades sont de petits animaux aquatiques d’un demi-millimètre de longueur en moyenne et d’aspects très divers. On les surnomme « oursons d’eau ».
William Miller
L'essentiel
- Les tardigrades, dont on connaît un millier d’espèces, forment un embranchement entier de l’arbre du vivant.
- Ces petits animaux, qui ont conquis presque toute la planète, sont très résistants. Ils peuvent se placer dans divers états de vie inactive, en réponse à des conditions extrêmes.
- Lorsque les conditions environnementales redeviennent favorables, ils reprennent leur vie active et réparen les éventuels dégâts subis.
L'auteur
William Miller est directeur de recherche en biologie et maître de conférences à l'Université Baker dans le Kansas (États-Unis).
Article publié avec l'aimable autorisation de American Scientist.
Qu’est-ce qui est plus résistant que les pingouins de l’Antarctique, les chameaux du désert, les vers tubicoles des abysses et les blattes, qui supportent des conditions extrêmes ? Les tardigrades, selon la chaîne de télévision américaine Animal Planet, qui a diffusé une série d’émissions sur les créatures les plus résistantes de la Terre il y a quelques années. À cette occasion, les tardigrades ont supplanté tous ces organismes au titre de « survivants de l’extrême ». Dressons le portrait du champion.
Les tardigrades sont de minuscules animaux translucides qui vivent un peu partout sur la planète. Ils mesurent en moyenne un demi-millimètre (500 micromètres) de longueur. Avec un bon éclairage, on peut souvent les distinguer à l’œil nu. On les surnomme parfois « oursons d’eau », car leur morphologie évoque une sorte de panda.
La plupart des petits invertébrés remuent dans tous les sens. Les tardigrades, eux, se déplacent avec lenteur, escaladant posément de minuscules débris. Leur nom vient du latin tardigrada, qui signifie « marcheur lent ». Ils possèdent huit petites pattes boudinées, situées sous leur corps et ne dépassant pas sur les côtés, d’où leur démarche nonchalante et pataude.
Certaines espèces vivent dans les eaux douces ou salées. D’autres, dites terrestres, élisent domicile dans les endroits humides, au sein des mousses, des lichens, de l’humus des forêts, du sol ; en réalité, ces espèces ne sont que limnoterrestres, c’est-à-dire qu’elles vivent dans de minuscules poches d’eau interstitielle au sein de ces habitats. Tous les tardigrades sont donc des animaux aquatiques.
Les tardigrades comptaient autrefois parmi les micro-organismes modèles pour l’étude du développement – un rôle aujourd’hui dévolu au nématode Caenorhabditis elegans (un petit ver), notamment suite aux travaux du biologiste sud-africain Sydney Brenner, prix Nobel de médecine en 1974. Les deux animaux offrent les mêmes qualités : simplicité physiologique, cycle de reproduction rapide et schéma de développement caractéristique. Comme le nématode C. elegans, le tardigrade peut être eutélique, ce qui signifie que le nombre de ses cellules – plus d’un millier – reste constant tout au long de sa croissance ; celle-ci s’effectue alors par grossissement et non par division des cellules.
Le corps d’un tardigrade est composé de cinq parties : une tête bien définie, et quatre segments dotés chacun d’une paire de pattes griffues, la forme des griffes variant selon les espèces. La dernière paire de pattes est dirigée vers l’arrière, dans une configuration unique au sein du monde animal. Les tardigrades l’utilisent pour s’accrocher et pour accomplir des mouvements lents et acrobatiques, plutôt que pour marcher.
Leur anatomie et leur physiologie sont similaires à celles d’animaux plus gros. Ils ont un appareil et un canal digestifs complets. La bouche est suivie d’un pharynx, d’un œsophage, d’un estomac, d’un intestin et d’un cloaque. Les muscles sont bien développés. En revanche, ils ne disposent que d’une seule gonade.
Le cerveau des tardigrades est placé dorsalement et relié à un système nerveux ventral (celui des humains, situé dans la colonne vertébrale, est dorsal). Leur corps est empli d’un fluide en contact avec toutes les cellules, assurant une nutrition efficace et les échanges gazeux, sans recours à des appareils circulatoire et respiratoire.
Les taxinomistes classifient le monde vivant en trois domaines : les bactéries (organismes unicellulaires dépourvus de noyau), les eucaryotes (organismes dont les cellules ont un noyau) et les archées (organismes unicellulaires autrefois nommés archéobactéries en raison de similarités visuelles avec les bactéries, mais qui sont probablement plus proches des eucaryotes en termes d’évolution). Les eucaryotes sont divisés en quatre grands règnes : les protistes, les plantes, les champignons et les animaux. Le règne animal comprend environ 36 embranchements, ou phyla (le chiffre varie selon les experts), et les tardigrades forment l’un d’eux ; ils représentent donc une branche entière de l’arbre du vivant.
Le corps des tardigrades est recouvert d’une cuticule robuste mais souple, qu’ils rejettent en grandissant. C’est pourquoi ils sont placés dans la lignée évolutive des ecdysozoaires, définie par cette caractéristique. Ils y côtoient des animaux tels que les nématodes et les arthropodes (araignées,insectes, crustacés, etc.), qui effectuent aussi une ou plusieurs mues cuticulaires au cours de leur développement. L’été, on trouve un peu partout leurs dépouilles abandonnées sur les troncs d’arbre.
Les tardigrades se répartissent en deux ordres : les eutardigrades et les hétérotardigrades. En général, la cuticule des premiers est lisse, tandis que celle des seconds est divisée en plaques.
Des champions de la survie
Les tardigrades sont surtout connus pour leur aptitude à supporter des conditions extrêmes. En laboratoire, ils ont été soumis à des températures de 0,05 kelvin (–273,10° C, pratiquement le zéro absolu) pendant 20 heures, avant d’être réchauffés et réhydratés : ils sont alors revenus à la vie active. Ils ont été placés à –200° C durant 20 mois et ont survécu. Ils ont été exposés à une température de 150° C, bien supérieure au point d’ébullition de l’eau, et n’ont pas succombé pour autant. Ils ont supporté une pression de 75 000 atmosphères et des concentrations élevées de gaz asphyxiants (monoxyde et dioxyde de carbone, azote, dioxyde de soufre...). Ils ont même résisté au rayonnement ultraviolet présent dans l’espace.
Seules certaines espèces de tardigrades terrestres ont développé ces capacités de survie hors du commun. Leurs formes marines et d’eau douce n’en ont pas eu besoin, car leur environnement reste stable. En revanche, le microenvironnement humide des tardigrades terrestres se modifie régulièrement, par exemple en s’asséchant (on parle de dessication) plus ou moins vite en raison de variations climatiques, et est parfois soumis à des conditions météorologiques extrêmes. En outre, les mousses et les lichens dans lesquels les tardigrades élisent domicile peuvent être exposés, pour des périodes plus ou moins longues, aux rayons ultraviolets du Soleil. Cet habitat ne leur procure qu’une mince couche de protection, il est loin de les isoler totalement des agressions de l’environnement.
Alterner vie active et vie inactive
Leurs capacités de survie sont alors étonnantes : les froids intenses, par exemple, feraient éclater des cellules ordinaires, majoritairement constituées d’eau. En effet, l’eau se dilate lorsqu’elle approche du point de congélation, raison pour laquelle la glace flotte. À une température de 4 °C, elle atteint un volume suffisant pour faire éclater une grosse pierre qui en est imbibée, un ré
