La semaine passée, nous avions parlé des cyanobactéries, ces bactéries qui font la patine grise à noire des façades et des falaises. Nous avions découvert que leur capacité à faire la photosynthèse leur permettait de survivre dans ces conditions ardues. En effet, la couleur verte des plantes, c’est elles !

La chlorophylle est une substance qui retient la lumière rouge et bleue (en gros, tout ce qui n’est pas vert !). L’énergie lumineuse ainsi captée sert à convertir le gaz carbonique en sucre : c’est la photosynthèse, qui nourrit la plante. Elle se produit dans des petits compartiments de la cellule, où se trouve justement la chlorophylle. On appelle ces compartiments des chloroplastes, parce qu’ils sont verts au microscope (chloro signifie vert, en grec).  

On sait maintenant que ces chloroplastes sont en fait des cyanobactéries qui vivent là : entrées dans la cellule d’un très, très lointain ancêtre des plantes, ces cyanobactéries y sont restées et s’y sont multipliées. Elles sont transmises lorsque les cellules de la plante se divisent en deux et passent ainsi d’une génération de cellule à l’autre ; elles sont aussi transmises entre génération de plantes : la plantule hérite des plastes des parents, le plus souvent ceux de sa mère. Les chloroplastes sont des cyanobactéries dotées d’un mode de vie original : vivant dans des cellules, elles en sont devenues des composants.  La cellule de la plante protège les chloroplastes et leur fournit les ressources nécessaires : eau, azote, phosphore, soufre, etc… en échange des produits de la photosynthèse que ceux-ci réalisent. Une coopération s’est donc progressivement mise en place ! 

Comment tout cela a-t-il commencé ? 

Mal ! Les cellules des ancêtres des plantes devait, auparavant, se nourrir en avalant et en digérant des bactéries, parmi lesquelles des cyanobactéries. C’est la façon dont se nourrissent aujourd’hui beaucoup d’organismes unicellulaires de l’eau ou du sol ; d’ailleurs, dans notre propre organisme, c’est comme cela que nos globules blancs avalent et détruisent les bactéries pathogènes. Cette capture s’appelle la phagocytose : elle précède une digestion qui détruit la proie. Mais pour les ancêtres des chloroplastes, ce fut l’histoire d’une digestion ratée. Les bactéries ingérées mais non digérées ont pu grandir et se multiplier ; cependant, les cellules qui les contenaient sont devenues dépendantes de leur photosynthèse, et cessèrent même, finalement, de chasser des bactéries pour se nourrir. On peut dire que les ancêtres des plantes ont attrapé la photosynthèse comme on attrape la tuberculose, c’est-à-dire en attrapant une bactérie. Mais dans le cas des plantes, ce fut une bonne nouvelle… 

Qu’est-ce qui a permis cette découverte ?

C’est une longue histoire, faite de revirements, qui commence dans les années 1880. On avait repéré que les chloroplastes se forment toujours par la division en deux d’un chloroplaste préexistant, exactement comme des bactéries qui se multiplient. Mais personne n’était arrivé à les cultiver au laboratoire, or, à l’époque, c’était la seule façon de démontrer la nature bactérienne d’une structure. On sait aujourd’hui que, vivant depuis des millions de générations dans des cellules, ces cyanobactéries ne peuvent plus vivre seules. Mais à l’époque, cet échec fit tomber en désuétude l’idée d’une nature bactérienne des plastes. Dans les années 1920-1930, les progrès de la biochimie découvrent la photosynthèse et explorent les échanges entre les chloroplastes et le reste de la cellule. Plus grand monde ne croit que les chloroplastes sont des bactéries.  

Mais dans les années 1950-1960-1970, deux nouveaux outils revisitent cette idée. La microscopie électronique, d’abord, montre des ressemblances entre chloroplastes et cyanobactéries. Ensuite, après la découverte de l’ADN, on s’aperçoit que les chloroplastes en contiennent : ils ont leur propre génome ! Or, l’ADN permet de comparer les organismes et de trouver des parentés évolutives : la proximité entre cyanobactéries et chloroplastes ne fait plus doute aujourd’hui. 

Les cyanobactéries sont des habitants du quotidien qu’on ne sait pas nommer mais qu’on voit bien : elles colorent en vert les plantes et les nourrissent ! Elles illustrent aussi cette omniprésence discrète du monde microbien, visible toutefois si on sait l’interpréter. J’espère que maintenant vous verrez mieux les cyanobactéries, qui font la verdure et la patine grisée des rochers dans nos paysages ! 

C’était la « chronique du vivant » de Marc-André SELOSSE, en partenariat avec le Muséum national d’Histoire naturelle

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