L'intrépide tardigrade

L'inspiration pour l'article de cette semaine ne vient pas d'une nouvelle découverte ou d'une avancée en biotechnologie, mais d'une vidéo géniale que j'ai trouvée dans le Numéro de février 2021 de la revue Nature dans la section "Les images scientifiques les plus choquantes du mois".

La vidéo montre un tardigrade - une créature microscopique à huit pattes, un invertébré que l'on appelle affectueusement "ourson d'eau" ou "cochon de mousse" en raison de sa forme dodue - en train de faire ce qui ne peut être décrit que comme un numéro de cirque microscopique.

Les tardigrades sont des créatures vraiment extraordinaires, mesurant entre 0,05 et 2,1 mm, que l'on trouve partout, des profondeurs de l'océan aux plus hauts sommets, et même dans les conditions difficiles de l'Arctique et de l'Antarctique.

Ce qui les rend si spéciaux, c'est leur capacité à survivre... à presque tout ce qu'on leur lance : températures et pressions extrêmes, radiations, déshydratation, famine, et même le vide de l'espace extra-atmosphérique.

Tout cela est très intéressant, certes, mais quel est le rapport avec la biotechnologie et la médecine ?

La réponse : comprendre comment les tardigrades survivent dans des conditions aussi extrêmes permet de nous aider à comprendre comment les systèmes biologiques s'adaptent et évoluent. C'est pourquoi ils sont devenus précieux modèles biologiques qui nous donnent des indications sur la manière de gérer, par exemple, les dommages causés par les radiations ou la vie dans l'espace.

Crédits : Penelope Fenton

Les tardigrades comme modèles biologiques

Les tardigrades ont développé des propriétés vraiment étonnantes au cours de leurs 600 millions d'années d'évolution, mais ce qui a le plus frappé les chercheurs en tant que modèle biologique, c'est que, bien qu'ils soient petits et faciles à cultiver, ils ont également une structure complexe, ce qui en fait un modèle biologique très intéressant. permet d'extrapoler les résultats à l'homme et à d'autres vertébrés..

L'intérêt scientifique pour les tardigrades a commencé dans les années 1960, lorsqu'ils ont été considérés comme l'un des modèles possibles pour étudier le développement et la neurobiologie d'un point de vue génétique. Finalement, une autre créature microscopique, C. elegans, a été choisie parce que les scientifiques estimaient que les tardigrades avaient trop de neurones.

Pourtant, ils ont des "trucs" assez impressionnants, et l'un des plus fascinants est leur capacité à entrer en cryptobiose - un arrêt presque total de toute activité métabolique - lorsque l'eau n'est pas disponible. Ces tardigrades desséchés, connus sous le nom de "tun", peuvent parcourir le monde au gré du vent et revenir à la vie en quelques minutes lorsqu'ils entrent à nouveau en contact avec de l'eau.

C'est pourquoi on les trouve souvent dans les mousses arctiques, où leur capacité à geler rapidement et à rester gelés leur permet de survivre aux longs hivers polaires. Le cas le plus extrême documenté est celui de la réactivation d'un tardigrade congelé dans un échantillon de mousse prélevé en Antarctique dans les années 1980 et conservé à -20 °C pendant plus de 30 ans.

Mais ces propriétés extrêmes des tardigrades ne sont pas seulement des phénomènes curieux : elles ont des applications dans la recherche spatiale et médicale.

Les tardigrades dans la recherche spatiale

L'idée que les tardigrades pourraient être utiles en astrobiologie (la recherche biologique dans l'espace) remonte également aux années 1960, mais ce n'est qu'au 21e siècle qu'ils ont commencé à être étudiés et acquérir une véritable notoriété.

Au début des années 2000, diverses missions spatiales ont inclus des projets tels que le "Tardigrade Resistance to Space Effects Project", qui a analysé l' impact du stress environnemental et des lésions de l'ADN dans l'espace, et "Tardigrades dans l'espace", qui est allé encore plus loin avec l'étude des mécanismes de réparation de l'ADN endommagé lors d'un vol spatial.

Les recherches futures devraient se concentrer sur la cryptobiose en tant que méthode possible pour voyager sur de longues distances dans le cosmos, et sur la durée de leur survie dans des environnements simulés d'autres planètes, incluant les effets du rayonnement cosmique, les températures basses et de la microgravité. Les premiers êtres terrestres à coloniser Mars pourraient bien être des tardigrades !

Les tardigrades dans la recherche biomédicale

Sur Terre, les connaissances sur l'incroyable résistance des tardigrades ont également des applications très utiles. Leur résistance aux radiations et à d'autres conditions extrêmes a donné lieu à de nombreuses études dans le domaine biomédical.

Une Publication en 2019 a permis de comprendre le mécanisme utilisé par les tardigrades pour protéger leur ADN contre des niveaux élevés de radiation. Il a été démontré qu'une protéine appelée Dsup, connue sous le nom de "damage suppressor protein", se lie à l'ADN du tardigrade et le protège des dommages causés par les radicaux hydroxyles qui sont générés lorsque le corps est exposé aux radiations.

Des recherches plus récentes ont démontré que le Dsup n'est qu'un des nombreux éléments des protéines dites "intrinsèquement non structurées" - une classe relativement nouvelle de protéines d'un grand intérêt médical - que l'on trouve dans le système nerveux central. exclusivement chez les tardigrades et qui les aide à résister à d'autres conditions extrêmes telles que le gel, les températures élevées et la dessiccation.

Plusieurs de ces protéines de tardigrade ont des propriétés qui pourraient ouvrir la voie à la nouvelles applications biomédicales et pharmacologiquesy compris les la préservation des produits pharmaceutiques et des biomatériauxainsi que le développement de nouvelles classes de médicaments.

A évolution récente a été l'administration d'une de ces protéines de suppression des dommages aux tissus sains de souris cancéreuses soumises à une radiothérapie. Dans cette méthode, la protéine s'est avérée fournir la protection des tissus sains sans réduire l'efficacité du traitement.

En résumé, les tardigrades sont des créatures impressionnantes (et très adorables) dont nous continuerons sans doute à entendre parler dans le domaine médical pendant des années.