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Le blog des Bactéries et de l'Evolution

Les bactéries sont-elles des êtres primitifs? (seconde partie)

16 Février 2008 , Rédigé par Benjamin Publié dans #Microbiologie

Dans la partie précédente, nous avons vu que les bactéries pouvaient fort bien passer pour des formes de vie primitives, en raison de leur simplicité. Mais finalement, tout bien pesé, la simplicité implique-t-elle d'être primitif?

Lorsque j'évoquais la simplicité du modèle bactérien, je me suis concentré sur l'organisation de la cellule, négligeant volontairement un aspect crucial : le métabolisme. Prises dans leur ensemble, les bactéries sont virtuellement capables d'exploiter toute source de matière organique à la surface de la Terre (et quand je dis "toute source", je veux aussi dire "les sources naturelles et les autres"). La variété des métabolismes que l'on rencontre chez les bactéries est proprement hallucinante et rabaisse les mammifères, pourtant "complexes", au rang d'apprentis métabolisateurs.

Le meilleur et le plus simple argument pour soutenir la thèse selon laquelle les bactéries ne sont pas "primitives" est le suivant : des milliards d'années se sont écoulés depuis, un temps très long même à l'échelle géologique, pendant lequel les bactéries ont continué d'évoluer. Les bactéries actuelles ne sont pas les bactéries "ancestrales" qui furent à l'origine des Eucaryotes et des Procaryotes que nous connaissons. Les arbres évolutifs ont longtemps adopté une organisation verticale, avec du bas vers le haut: Archéobactéries -> Eubactéries -> Eucaryotes unicellulaires -> Eucaryotes pluricellulaires, propageant l'idée que les espèces actuelles qui nous paraissent simples sont identiques à nos lointains ancêtres. C'est le même raisonnement qui fait du chimpanzé l'ancêtre de l'homme, alors que la "vérité" est toute autre: le chimpanzé et l'homme ont un ancêtre commun assez récent, et sont donc des cousins peu éloignés au sein de la famille des primates.

Reste la question des Archées, anciennement "Archéobactéries". Les Archées hyperthermophiles sont les meilleurs candidats de bactéries "primitives", car elle s'épanouissent dans des environnements extrêmes qui ont peut-être été les premiers berceaux de la vie, comme les fumeurs noirs, les sources hydrothermales... Mais la génétique nous montre que ce caractère hyperthermophile n'est pas un reliquat de la vie primitive, mais au contraire a été réinventé plusieurs fois de manières indépendantes par ces bactéries pour coloniser ces niches écologiques. Ainsi, loin d'être restées figées, même les Archées ont évolué depuis les orgines de la vie cellulaire.

Figure 2 : bactérie moderne
 
bat-rie_moderne.jpg

 
La véracité de l'idée reçue "les bactéries sont des organismes primitifs" dépend donc de la définition du terme "primitif". Si l'on considère que les bactéries partagent beaucoup de caractères avec les premiers organismes vivants (dont l'unicellularité, l'absence de noyau...), alors oui, les bactéries sont des organismes primitifs parce qu'elles présentent des caractères primitifs. D'autre part, on peut vouloir souligner que les bactéries d'aujourd'hui ne sont pas les mêmes organismes qui vivaient sur terre il y a trois milliards d'années, qu'elles sont comme nous le produit d'une longue évolution, et qu'elles ne sont donc pas des fossiles vivants. En tant qu'organismes à part entière et non comme la somme de caractères, les bactéries contemporaines ne sont pas primitives. Elles sont très différentes de celles qui ont effectivement vécu dans le passé et qui sont leurs ancêtres.

En somme, cette idée reçue procède d'une autre, bien connue : "l'évolution biologique mène au progrès", fausse, comme le montre l'évolution de nombreux parasites vers une simplicité maximale! Néanmoins, nous conservons l'illusion que l'évolution implique un accroissement de la complexité, un progrès continuel dont nous serions l'aboutissement.


Note de bas de page : mon dessinateur favori est en ce moment occupé à bâtir un monde meilleur, c'est pourquoi j'ai moi-même réalisé les naïfs petits dessins qui ornent cette page. Le résultat n'est sans doute pas au rendez-vous, mais j'ai fait de mon mieux, tout seul avec keynote et photoshop.

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Foster 19/02/2008 21:37

MDR pour la bactérie qui écoute son i-pod nano, pardon, pico ! :o)Fallait y penser : l'humour vaincra !

Benjamin 18/02/2008 20:21

A partir de combien peut-on dire "nombreux"? Je n'ai pas fait de généralités, je n'ai pas écrit "une majorité de parasites ont évolué vers plus de simplicité". Ne serait-ce qu'un comptabilisant toutes les bactéries parasites intracellulaires (et les symbiontes, et les pathogènes comme Yersinia pestis), plus certains parasites animaux comme la sacculine, on va bien arriver à un nombre satisfaisant, même pour toi!Je vais prendre un exemple parmi les bactéries parasites intra-cellulaires stricts, comme Mycoplasma genitalium, la bête favorite de Craig Venter:-elle n'a que 470 gènes (de mémoire), contre 4000 pour les bactéries environnementales-elle n'a qu'une membrane (elle a donc perdu sa paroi de Gram+)-elle a perdu nombre de facultés métaboliques, et plus généralement, de fonctions qui permettent de vivre "à l'extérieur".Peut importe la complexité des maladies qu'elles peut provoquer (ce qui est encore du phénotype étendu), on n'a aucun mal à affirmer que cette bactérie a évolué vers plus de simplicité, non? Mon propos, c'est que cet évolution vers la simplicité, permise par le mode de vie parasite, reste une évolution. L'évolution ne mène donc pas toujours au progrès, et tout ce qui est simple n'est pas primitif.  (je répète encore que la simplicité et la complexité, ce sont des perceptions humaines, très relatives et qui n'ont pas de réalité biologique)

Tmothée 18/02/2008 19:50

Oui, mais même l'exemple de la sacculine est discutable du point de vue de la simplicité. J'explique pourquoi.Ce qui me parait complexe, c'est le phénotype créé (étendu), et tout bien pesé, le phénotype me semble aussi important que l'individu lui même. On parle d'interactions, et je ne pense pas qu'on puisse dire : "c'est simple". Que dire, quand un individu 'minime' tend vers des choses extremement complexes?On tend plus vers du minimalisme, sans doute (quoique la sacculine ne soit qu'un exemple, il suffit de se plonger dans un bouquin de parasito pour voir que c'est loin d'être un cas général). C'est pourquoi j'ai du mal à accepter le "comme le montrent de nbx parasites".Et déja, c'est quoi un parasite? Huyse (et coll ^^) faisait remarquer — ça doit être la définition la plus simple et la plus élégante que j'ai lu — que ce n'est jamais que l'ensemble des individus qui pratiquent l'exploitation of life by life, ce n'est jamais qu'une notion écologique. On peut donc imaginer toutes les formes d'adaptation possibles pour arriver à exploiter du vivant.Avec 67 transitions indépendantes de la vie libre vers le parasitisme, j'ai du mal a voir comment on peut faire des généralités… On a tendance a dire "un parasite" comme on dirait "une drosophile", alors que la réalité biologique est largement plus… complexe. 

Benjamin 18/02/2008 11:35

Merci à Dr Bob pour ces reflexions; je veux bien les références hétérodoxes!Au sujet de l'origine des Eucaryotes, il existe en effet une controverse. Un consensus satisfaisant pour beaucoup prétend ainsi que les Archées et Eubactéries ont engendré la lignée Eucaryote, tandis que ce spécialiste des Archées, parmi d'autres, pense que l'origine des Eucaryotes est plus ancienne... Mais j'ai bien peur que le volume des transferts horizontaux depuis cette époque rende cette question impossible à trancher avec certitude.Mais c'est tout de même passionant! J'ai quelques brouillons de billets sur les Archées qui moisissent dans un coin, il faudra que je m'y remette.

Dr. Bob 17/02/2008 12:17

Pour ma part, je ne pense pas qu'il faille lutter contre l'idée que "perte de fonction = simplification" ; c'est d'ailleurs le coeur du concept de la "simplification secondaire" [Lwoff, A. (1943). L’Évolution Physiologique. Étude des Pertes de Fonctions Chez les Microorganismes. Paris: Hermann et Cie.]. Par contre, tout à fait d'accord avec le "simple != primitif".

D'autre part, je ne vois pas de contradiction à ce qu'un parasite développe des structures très spécialisées (organelles d'infection, explosion de familles de gènes de transporteurs etc) parallèlement à la perte de plein de fonctions devenues inutiles dans son nouvel environnement.

Là, je parle plutôt des parasites unicellulaires, qui sont ceux que je connais le moins mal. Le pompon étant ceux qui sont devenus intracellulaires (style microsporidies) où les génomes subissent une réduction absolument drastique.

Enfin, sur le sujet-même du billet de Benjamin, il est possible d'aller plus loin et de se demander si les bactéries (Arché ou Eu-) ont réellement précédé la lignée eucaryotique. C'est un sujet en soit, mais l'idée de base est que les théories d'origine de la cellule eucaryotique par fusion d'une arché et d'une eubactérie ne sont pas satisfaisantes sur le plan phylogénétique et que par bien des aspects, notamment l'usage massif de RNAs (suite logique du RNA world), la génétique eucaryotique paraît moins optimisée, plus bricolée que la génétique bactérienne, bref peut-être plus ancestrale...

Evidemment, une origine très ancienne des Eucaryotes ne voudrait pas dire que les Eucaryotes actuels sont très anciens. On sait déjà qu'ils ont tous sans exception hébergé à un moment des mitochondries, ce qui les fait au minimum dater d'après la radiation des protéobactéries (endosymbiose avec une alpha-protéobactérie). En fait, ce qui serait ancien, ce serait le métabolisme indépendant de l'oxygène, la machinerie génétique et même certains organelles (style flagelle).

Il existe des références sur ce genre de vues hétérodoxes, si ça amuse quelqu'un...