Les lichens : une symbiose à trois partenaires

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Le propre de la science et de ses acteurs est de douter. La science a pour but de comprendre le fonctionnement de la nature, depuis les particules subatomiques ou la plus petite bactérie jusqu’aux amas de galaxies lointaines. Et la recherche scientifique est une perpétuelle remise en cause des concepts, des hypothèses et parfois de vérités admises une fois pour toutes. Il y a quelques semaines (voir le lien) je relatais la remise en cause du dogme « un gène-une protéine » que l’on m’enseigna à l’Université et qui a été battu en brèche grâce au développement des puissants moyens d’investigation modernes apparus ces dernières années dans le domaine de la biologie moléculaire.

Un autre dogme vient de tomber, celui de la nature des lichens. Depuis les travaux du biologiste suisse Simon Schwendener en 1867 on a toujours considéré les lichens comme étant une association entre un champignon ascomycète et une algue unicellulaire de la famille des xanthophycées ou éventuellement une cyanobactérie photosynthétique. Schwendener décrivit cette association comme un parasitisme mais il fut reconnu par la suite qu’il s’agissait bel et bien d’une symbiose car ni le champignon ni l’algue (ou la cyanobactérie) ne peuvent survivre isolément. Le dogme concernant les lichens était donc « un champignon-une algue » et il aura fallu attendre 150 ans pour qu’il soit remis en question.

Des travaux remarquables dirigés par le Docteur Toby Spribille de l’Université de Graz en Autriche viennent de prouver de manière non ambigüe que la plupart des lichens sont le résultat d’une association symbiotique de trois partenaires : un champignon ascomycète, une algue et un autre champignon, cette fois-ci un basidiomycète, plus proche des levures que de la lépiote ou le mousseron (!). Le dogme de la dualité des lichens est donc maintenant relégué dans l’oubliette des erreurs scientifiques. Pour prouver qu’il en est ainsi les biologistes se sont intéressé à deux lichens particuliers (voir l’illustration tirée de l’article scientifique, lien en fin de billet), un Bryoria fremontii et son très proche cousin Bryoria tortuosa. L’un de ces lichens est brun et l’autre jaune et ce qui les différencie, disons macroscopiquement, est la présence d’acide vulpinique de couleur jaune intense chez l’un et pas chez l’autre.

Ils ont alors analysé ce qui se passait au niveau de l’expression des gènes en temps réel et se sont aperçu que quelque chose ne collait pas. Alors que ces deux lichens sont très proches génétiquement il apparut que des gènes n’appartenant ni à l’un ni à l’autre du partenariat, ascomycète ou algue, de ces lichens étaient exprimés et la recherche dans les bases de données indiqua qu’il s’agissait de gènes retrouvés dans l’ADN des champignons basidiomycètes.

Cette observation n’était pas satisfaisante et il fallut alors mettre au point une technique de révélation par fluorescence de l’éventuelle présence de ce troisième partenaire symbiotique. Cette approche fut réalisée avec succès avec l’élaboration d’une technique très puissante de reconnaissance d’une variété particulière d’ARN associée aux ribosomes. C’est un peu compliqué mais la très haute spécificité de cette approche appelée FISH (en français poisson), acronyme de « Fluorescence In Situ Hybridization », a bien révélé la présence d’un troisième partenaire, une levure de la famille des Cyphobasidium capable de synthétiser l’acide vulpinique. Et ce qui est tout à fait remarquable dans cette découverte est que le troisième symbiote est bénéfique pour le lichen puisque cet acide vulpinique est toxique et sa couleur jaune intense prévient les éventuels brouteurs de lichen comme les rennes qu’il leur faut se méfier, en quelque sorte une protection du lichen grâce à ce troisième partenaire.

Ces travaux ont donc remis en cause le dogme du lichen et il est vraisemblable que bien d’autres lichens sont des associations tripartites.

Pour l’anecdote les lichens se sont adapté à tous les biotopes, sont présents sur toute la planète et certains d’entre eux sont considérés comme les créatures vivantes les plus vieilles, peut-être plusieurs dizaines de milliers d’années. Certains lichens prospèrent d’une petite fraction de millimètre chaque dix années dans les îles proches de l’Antarctique. Cet article d’un grand intérêt montre encore une fois que la science évolue et que les dogmes et autres idées préconçues finissent par être démontés point par point mais quand les politiciens se mèlent de science, la situation est toute autre … Je pense au dogme du réchauffement climatique.

Source et illustration : Science (2016), vol. 353, numéro 6298, pp 488-492 aimablement communiqué par le Dr Spribille qui est chaleureusement remercié ici. Et aussi :

https://jacqueshenry.wordpress.com/2016/06/27/le-dogme-un-gene-une-proteine-remis-en-question/

Un espoir dans le traitement des cancers, enfin !!!

Plus de la moitié des cancers décrits et étudiés au niveau, je dirai moléculaire, puisque c’est ainsi qu’on finira par découvrir le mécanisme des cancers et peut-être un traitement universel, sont reliés à une mutation du gène exprimant une protéine appellée P53. 459px-P53

(en jaune la molécule linéaire d’ADN en double hélice, crédit Wikipedia)

Dans le cas du cancer du col de l’utérus, très commun chez la femme, il est reconnu que c’est un virus du genre papilloma qui est impliqué, et ce virus a l’incroyable faculté d’inactiver la protéine P53 déclenchant alors un cancer. Pour le cancer du poumon des fumeurs, dont je fais partie, le gène de la protéine P53 serait muté par les goudrons et autres particules fines contenues dans la fumée de cigarette (comme les gaz d’échappement des moteurs diésel mal réglés). Mais qu’est-ce que cette protéine assez grosse puisqu’elle pèse 53000 daltons, l’unité de mesure du poids d’une molécule chimique. C’est un facteur de régulation de l’expression des gènes contenus dans l’ADN et la P53 intervient quand l’ADN a été endommagé par exemple par les rayons ultra-violets pour stopper une expression anarchique des gènes, ou encore quand la cellule vieillit et se met aussi à faire n’importe quoi. Un genre de protection interne sophistiquée qui protège les cellules et donc l’ensemble de l’organisme. Un dernier rôle de cette protéine est d’indiquer donc à la cellule qu’elle doit mourir plutôt que de se multiplier anarchiquement.

Or dans la moitié des cancers étudiés finement au niveau moléculaire, cette protéine est mutée et n’agit plus correctement, d’où l’apparition de cancers.

Comme c’est un gros truc assez compliqué, pour tenter d’étudier son fonctionnement et éventuellement dans un but ultime d’agir par voie téhrapeutique sur la protéine modifiée, une équipe pluridisciplinaire de l’université de Californie à Irvine composée de cristallographes, de chimistes, de biologistes et de modélisateurs sur ordinateurs, ce genre d’extraterrestres qui jouent avec la forme des objets sur leur ordinateur pour par exemple faire des films d’animation en 3D, ont finalement mis au point un programme pour faire une screening haute fréquence de milliers de molécules chimiques simples et existantes non pas avec un robot comme cela est utilisé couramment dans les laboratoires de recherche des grandes firmes pharmaceutiques, mais avec un ordinateur. L’idée était de trouver un composé chimique qui soit capable d’interagir avec la P53 mutante pour rétablir sa fonction de régulation. Pour le moment une vingtaine de molécules variées ont été repérées et vont faire l’objet d’études complémentaires. Une molécule naturelle isolée des lichens aurait pu faire l’affaire mais malheureusement elle est difficilement synthétisable, il s’agit de l’acide stictique, un drôle de truc avec plein de cycles. ncomms2361-f4

L’acide stictique rétablissant la structure active de P53, crédit http://www.nature.com

Et pourtant cette molécule, une fois ajoutée à des cellules tumorales en culture, stoppe la multiplication anarchique de ces dernières, la preuve que la protéine P53, altérée dans ces cellules, a recouvré sa capacité de régulation de l’expression des gènes, car l’étude a montré clairement que l’acide stictique se fixait bien sur la protéine P53. Il s’agit d’une immense avancée dans l’espoir d’un traitement quasi universel des cancers, au moins ceux occasionnés par une mutation de cette protéine.

Finalement la recherche pluridisciplinaire fait encore la preuve de son efficacité dans un domaine aussi crucial que la recherche sur le cancer …

Sources : Université d’Irvine et http://www.nature.com

Crédits photos : Wikipedia et http://www.nature.com