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Dans la fiction, un zombie est une créature morte qui, techniquement, ne l'est pas vraiment. Ceci contredit la science, car il est impossible d'être mort et de marcher en même temps ; il nous faut donc suspendre notre scepticisme et accepter l'idée que quelque chose a, d'une manière ou d'une autre, réanimé le cadavre et lui a permis de fonctionner.
Dans la réalité, la frontière entre la vie et la mort est floue. On a tous entendu parler de fourmis zombies et d'autres insectes infectés par un champignon qui les tue mais leur permet de continuer à se déplacer. Mais ce n'est pas le seul phénomène à prendre en compte. La cryptobiose se situe à la limite de la vie et de la mort, et elle peut être très déroutante si l'on a des idées préconçues sur la signification de ces deux notions.
Une équipe de scientifiques effectuant des forages près de l'Antarctique a découvert de la mousse ancienne, vieille de 1 500 ans, dans la glace qu'elle prélevait. Tout ce qui est resté dans la glace pendant 1 500 ans est forcément mort, non ? Pas tout.
Des organismes unicellulaires, comme des bactéries, ont été découverts dans des dépôts de glace vieux de 100 000 à 8 millions d’années. Ces bactéries se sont régénérées et ont continué à se développer, bien que peut-être moins vigoureusement que des bactéries plus récentes.
Mais la mousse qu'ils ont découverte s'est révélée bien plus complexe qu'une simple bactérie : un organisme multicellulaire. L'équipe est néanmoins parvenue à la faire revivre. Elle a recommencé à pousser, laissant entrevoir la possibilité de faire revivre des mousses encore plus anciennes, certaines vieilles de 6 000 ans.
Il s'agit d'un exemple de cryptobiose, un état d'inactivité extrême ou d'animation suspendue où la quasi-totalité des fonctions métaboliques cessent. Ce phénomène survient généralement dans des conditions extrêmement défavorables, comme le gel en Antarctique, et constitue une tentative de survie de dernier recours. Dans certains cas, la cryptobiose peut persister très longtemps, même dans les conditions les plus extrêmes.
Comment cela marche-t-il?
Comme nous l'avons déjà mentionné, la congélation peut potentiellement entraîner une cryptobiose, mais ce n'est pas la seule cause. Par exemple, avez-vous déjà goûté aux artémias ? Les artémias sont des crevettes de saumure, et le petit sachet de poudre à dissoudre dans l'eau pour les transformer en artémias est en réalité composé d'œufs d'artémias déshydratés.
Les œufs d'artémia sont extrêmement résistants et peuvent survivre à la cryptobiose lorsqu'ils sont desséchés, dans des environnements extrêmement salés ou dans des environnements totalement dépourvus d'oxygène.
Des organismes comme les rotifères, les tardigrades, les graines, certains œufs de poissons et les levures sont sujets à la cryptobiose sous une forme ou une autre. Même certains insectes peuvent y survivre.
Normalement, tout organisme vivant possède un métabolisme indispensable à sa survie. Il doit produire de l'énergie par voie chimique : photosynthèse, digestion, ou processus similaire. Mais en cas de cryptobiose, le métabolisme cesse quasiment, si bien que l'organisme n'a plus besoin de cette énergie pour survivre jusqu'à ce que les conditions redeviennent favorables à la vie et qu'il puisse renaître.
Pour qu'un organisme se rétablisse, des conditions idéales doivent être réunies, comme lorsqu'on place des œufs d'artémias dans l'eau pour faire éclore des artémias. Si les conditions ne s'améliorent jamais, l'organisme peut mourir. Tous ne peuvent pas vivre aussi longtemps que la mousse prise dans la glace. Certains peuvent vivre des mois, d'autres même plusieurs années, mais il est rare que des organismes complexes survivent plus longtemps. Par exemple, la crevette grise peut vivre 25 ans en cryptobiose. Et les tardigrades ? Ils sont encore plus fascinants.
La survie des tardigrades
Les tardigrades comptent parmi les créatures les plus fascinantes de la planète. Capables de survivre dans les conditions les plus extrêmes, ils doivent en partie leur survie à la cryobiose.
Les tardigrades peuvent survivre dans le vide spatial. En 2007, la Russie en a envoyé 3 000 dans l'espace et les a laissés pendant 10 jours. Parmi eux, 681 (TP3T) ont survécu à l'absence d'oxygène et à l'exposition aux radiations cosmiques, et tous ont donné naissance à une descendance en bonne santé.
D'autres tardigrades ont été exposés à des doses 1 000 fois supérieures à la dose létale pour l'homme. Ces minuscules créatures produisaient des pigments appelés bétalaïnes, qui neutralisaient les dommages causés par les radiations. Injectées à l'homme, ces bétalaïnes lui conféraient également une plus grande résistance aux radiations.
Concernant les températures extrêmes, les tardigrades ont été exposés à des températures aussi basses que 0,05 Kelvin, à peine supérieure au zéro absolu (-272,95 degrés Celsius), et aussi élevées que 150 degrés Celsius. Ils ont passé 30 ans dans un congélateur et ont résisté à des pressions de 40 000 kilopascals.
Malgré leur apparente résistance, ces minuscules créatures ont besoin d'eau pour survivre. Privées d'eau, elles se dessèchent et se transforment en un état cryptobiotique appelé « tun ». Cet état leur permet de survivre au froid extrême, à la chaleur, à la pression, aux radiations et même au temps.
À l'état normal, un tardigrade peut vivre de 8 mois à plusieurs années. Mais en cryptobiose, il peut vivre plus d'un siècle.
Les scientifiques pensaient auparavant que les tardigrades survivaient en cryptobiose grâce au tréhalose. En effet, d'autres organismes, en se déshydratant, produisent du tréhalose pour survivre. Or, les tardigrades en produisent très peu, voire pas du tout. Ils possèdent en revanche des gènes et des protéines spécifiques qui leur permettent de résister aux conditions extrêmes de la cryptobiose. Ces protéines forment une substance vitreuse à l'intérieur des cellules, assurant ainsi leur survie en état de déshydratation. Le mécanisme complet demeure encore en partie mystérieux, mais il ne constitue qu'une partie de l'explication.
Les tardigrades sont uniques en ce qu'ils survivent dans des conditions extrêmes de différentes manières. La cryptobiose est un terme général. Par exemple, exposé à un froid extrême, un tardigrade survit grâce à la cryobiose. En l'absence d'eau ? C'est l'anhydrobiose. Et s'il était exposé à un environnement extrêmement salé ? Ce serait l'osmobiose.
Les différents types de cryptobiose affectent les tardigrades de manière distincte, ce qui signifie que différents mécanismes impliquent différentes fonctions. Chaque type doit être étudié individuellement pour comprendre son fonctionnement. Tandis que les structures de bioglass peuvent assurer leur viabilité durant l'anhydrobiose, la cryobiose pourrait impliquer la production d'une sorte d'antigel biologique, une substance qui empêche le gel du cytoplasme ou qui modifie peut-être même le type de cristaux de glace formés dans les cellules, leur permettant d'adopter un état propice à la récupération du tardigrade.
Compte tenu de ce à quoi les tardigrades peuvent survivre, il est raisonnable de se demander si quelque chose peut tuer une créature en état de cryptobiose, ou si ces organismes sont effectivement immortels ?
Immortalité
Les rotifères sont des organismes microscopiques vivant en eau douce. Ils sont étonnamment résistants, bien que moins robustes que les tardigrades. Un rotifère ayant survécu 24 000 ans en cryptobiose a été ramené à la vie. Malgré leur petite taille, ils possèdent un cerveau, des muscles et de nombreuses cellules. Avant cette découverte, on pensait qu'ils ne pouvaient survivre qu'une dizaine d'années en cryptobiose.
Les nématodes sont un type de vers ronds. Plus de 30 000 espèces ont été identifiées, mais on estime qu'il pourrait y en avoir des millions. Au moins une espèce de nématode a été prise dans la glace arctique durant le Pléistocène, puis s'est réveillée à l'époque actuelle, 46 000 ans plus tard. Comment cela est-il possible ? De la même manière que l'on pensait autrefois que les tardigrades y parvenaient.
Ce nématode régule la production d'un sucre appelé tréhalose. Ce sucre protège les membranes cellulaires et permet à l'organisme de survivre quasiment indéfiniment dans des conditions de froid extrême.
En substance, le sucre remplace l'eau dans toute membrane, lui donnant l'apparence d'être hydratée car sa forme est maintenue même en l'absence d'eau.
Les tardigrades peuvent vivre environ un siècle en cryptobiose. On a entendu parler de mousses ayant vécu 1 500 ans, mais le record de longévité actuel appartient aux nématodes.
Quarante-six mille ans, c'est assurément une très longue période de survie. Mais n'oublions pas qu'un nématode est un organisme bien plus complexe qu'une bactérie unicellulaire. Et nous avons déjà vu que certaines bactéries peuvent potentiellement survivre pendant des millions d'années. Si vous vous demandez quelles sont les bactéries les plus longévives que nous ayons découvertes, pensez à l'abeille.
Des scientifiques ont découvert une abeille conservée dans l'ambre, avec style «Jurassic Park» . L'abeille est estimée à un âge compris entre 25 et 40 millions d'années. Non, elle n'est pas revenue à la vie, mais son estomac contenait des bactéries ayant survécu à cette épreuve grâce à la cryptobiose. Les scientifiques sont parvenus à la ranimer, ce qui en fait l'organisme vivant le plus ancien sur Terre.
Dans des conditions favorables, ces organismes peuvent survivre en cryptobiose pendant des périodes extrêmement longues, mais ils ne sont en aucun cas immortels. Plus de 301 tardigrades TP3T abandonnés dans l'espace sont morts. Exposés à des températures extrêmes, de nombreux œufs d'Artemia cryptobiotiques meurent.
Il est important de rappeler que la cryptobiose n'est jamais un état idéal pour un organisme vivant. C'est la survie à l'état extrême. C'est la dernière tentative désespérée du corps pour s'accrocher à la vie, dans l'attente du retour de conditions favorables. Mais si la situation s'aggrave, l'organisme mourra.
Tout cela est fascinant, mais est-ce pertinent pour l'humanité ? Nous avons constaté que la résistance aux radiations des tardigrades pourrait potentiellement être bénéfique à l'humanité, mais la cryptobiose recèle-t-elle des enseignements qui pourraient nous être utiles ? De toute évidence, notre organisme est trop complexe pour reproduire un processus similaire à la cryptobiose. Exposés à des températures extrêmes, à des radiations intenses et à une déshydratation sévère, nous mourrions. Mais pouvons-nous adapter nos connaissances sur ces organismes pour nous en servir ?
Impact sur les humains
Des chercheurs de Harvard étudient les protéines que les tardigrades utilisent pour survivre dans des conditions extrêmes. Leur objectif ultime est d'appliquer ces connaissances à l'être humain afin de déterminer si nous pouvons bénéficier d'une résilience similaire. Si nous parvenions à concevoir une cellule dont le métabolisme ralentit, à l'instar des tardigrades qui entrent en cryptobiose, nous pourrions prévenir des dommages tels que l'inflammation, voire la mort cellulaire.
Si les protéines utilisées par les tardigrades peuvent être adaptées à l'homme, alors des maladies telles que les accidents vasculaires cérébraux, les crises cardiaques, la septicémie et autres peuvent être prévenues à un stade précoce.
D'autres recherches portent sur la résistance aux radiations et son potentiel pour assister les astronautes lors de missions spatiales de longue durée. Par ailleurs, avec le développement potentiel de voyages spatiaux plus rapides et plus modernes, les espèces cryptobiotiques sont envisagées comme de nouveaux candidats astronautes : des organismes que l'on pourrait envoyer dans l'espace sur de vastes distances et pendant de longues périodes, en les préservant intacts, afin d'étudier leur résistance aux conditions extrêmes du voyage spatial. Ces connaissances pourraient ensuite être appliquées aux futures missions habitées pour améliorer la survie humaine lors de l'exploration spatiale et de la navigation dans des environnements plus hostiles.
L'anhydrobiose est étudiée comme moyen d'améliorer les conditions de culture et de conservation des aliments. En adaptant ces méthodes à notre système d'approvisionnement alimentaire, nous pourrions prévenir la détérioration des récoltes et assurer leur croissance même dans des conditions plus difficiles.
Le tréhalose, un sucre utilisé non seulement par les tardigrades mais aussi par d'autres organismes, est également employé en médecine. Il permet de conserver les plaquettes et les vaccins, qui doivent être transportés à travers le monde en situation d'urgence. Bien qu'il n'affecte pas l'organisme dans son ensemble, il remplit la même fonction, en maintenant sa viabilité. Cette approche s'appuie sur l'étude de la cryptobiose.
Le tréhalose a été utilisé pour la première fois dans les années 1980 pour conserver des médicaments destinés au traitement des infections fongiques. Ces médicaments étaient conservés grâce à ce sucre, puis l'ajout d'eau permettait de l'activer et de le rendre utilisable.
Diverses formes de cryptobiose pourraient offrir un large éventail d'applications. Parmi celles-ci figurent les voyages spatiaux, les progrès de la médecine, une potentielle adaptation au changement climatique et la production alimentaire. Il existe probablement de nombreuses autres applications qui n'ont pas encore été envisagées, mais qui pourraient devenir pertinentes une fois le processus mieux compris. La bonne nouvelle, c'est que le temps n'est pas forcément un obstacle. Qu'est-ce que 46 000 ans de plus ?
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