Après un an et demi de séjour dans l’espace sous des conditions semblables à celles de la surface de la planète Mars, deux espèces de champignons microscopiques ont démontré des capacités de survie étonnantes. Tel est le résultat d’une expérience menée à bord de la Station spatiale internationale (ISS) par une équipe conjointe de l’ESA (agence spatiale européenne) et de la NASA.

Ce résultat permet aux exobiologistes d’affiner leur connaissance sur le type de vie que l’on pourrait détecter sur la planète Rouge et de déterminer le type de “biomarqueurs” que les futurs missions martiennes doivent être capables de détecter.

 Deux champignons à bord de la Station spatiale

Les deux survivants de l’expérience LiFE (Lichens and Fungi Experiment) se nomment : Cryomyces antarcticus et Cryomyces minteri. Ce sont des champignons terrestres, bien sûr, que l’on trouve dans l’un des milieux les plus extrêmes de notre Planète : les vallées sèches de McMurdo en Antarctique. Ils ont été sélectionnés de par leur capacité à vivre et se développer dans un milieu sec, froid et sombre, à l’intérieur même des roches poreuses (espèces cryptoendolithes).

Placées dans un dispositif extérieur de la Station, la plateforme EXPOSE-E, des colonies de ces deux champignons ont subi pendant 18 mois une irradiation sévère par les UV solaires, dans une atmosphère artificielle composée de 95% de dioxyde de carbone CO2 (et sans oxygène) sous une pression d’à peine 1% de la pression terrestre (0,01 bar) à des températures variant entre -22 °C et +43 °C. En comparaison, sur Mars, la pression varie entre 0,0003 et 0,011 bar, l’atmosphère est chargée de CO2 à 96 % et les températures oscillent entre -133 °C et -3 °C.

Vivantes à 60 % !

Après donc ce traitement choc, l’analyse de l’état de ces colonies a montré que 60 % étaient vivantes, et l’étude de leur ADN a révélé que celui-ci était demeuré stable (peu de mutations liées au rayonnement UV). En revanche, moins de 10 % avaient réussi à poursuivre leur développement (par division cellulaire).

Néanmoins, la vie sur Mars, s’il y en a, pourrait être enfouie sous la couche de poussière de la planète (régolithe) voire plus profondément dans le sol, et donc subir d’autres conditions physiques, peut-être moins extrêmes au regard des irradiations. De fait, des expériences en cours sur la plateforme EXPOSE, visant à déterminer le rôle protecteur du régolithe, pourraient donc réserver de bonnes surprises.

Orienter la recherche de la vie par les futures missions

Une vie martienne proche de ces champignons terrestres extrêmes ? Peut-être… Dans tous les cas, ces résultats orientent les chercheurs sur le type d’activité biologique que devraient rechercher les futures missions martiennes, en particulier le rover ExoMars de l’ESA, qui doit être lancé en 2018, et un nouveau rover de la NASA prévu pour 2020.

Surtout espérons, vue l’incroyable résistance des microorganismes bien de chez nous, que ces missions seront bien stérilisées. Il serait dommage d’exporter involontairement sur Mars de tels champions de la survie…

–Román Ikonicoff

 

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• Mars, l’affaire de l’eau liquide rebondit – S&V n°1121 (2011) — De petites gouttelettes de boue projetées sur les pieds d’une sonde martienne raniment le débat sur la présence d’eau liquide sur Mars…

• De la vie au cœur de la Terre — S&V n°1151, 2013. Quelle incroyable hypothèse : l’origine de la vie aurait pu avoir lieu sous la surface de notre planète ! Les microbes retrouvés dans les profondeurs de la croûte terrestre sont légion. Ils portent un nom aussi étrange qu’eux : les “intraterrestres”.

• Voici les nouveaux extrêmophiles — S&V n°1129 (2011). Une foule d’espèces animales survit à des conditions extrêmes : crustacés, vers, insectes et même des poissons !

Le cerveau humain est une des conséquences des lois de l’évolution des espèces qui, en des milliards d’années, a sculpté un réseau complexe de neurones capables d’interagir pour, par exemple, écrire ces lignes… Mais si cette vérité scientifique est bien établie, une autre, ignorée jusqu’ici, vient s’ajouter aux connaissances encore bien parcellaires sur cet organe qui nous rend si fiers : l’influence directe des lois de la physique.

En effet, une équipe franco-finno-américaine dirigée par un chercheur de l’université de Harvard (Cambridge, USA) vient de prouver l’énorme rôle joué par les lois de la mécanique, précisément celles des interfaces, dans la forme si particulière du cerveau humain, vidéo à l’appui (ci-dessous).

 Tensions entre la matière grise et la substance blanche

En substance, les chercheurs ont montré que la structure du cerveau humain (et de quelques autres espèces comme celle des primates, des dauphins, des éléphants ou des porcs) est guidé par les forces de tension superficielle entre la matière grise (contenant le corps des neurones) et la substance blanche (axones ou fibres prolongeant les neurones) du cerveau lors du développement de l’embryon. Plus précisément, entre la 22e semaine de gestation et l’année et demie après la naissance.

Ainsi pendant son développement, le cerveau, tel un collage entre deux matériaux n’ayant pas le même coefficient de dilatation, se gondole et forme finalement des convolutions et des sillons, dans l’espace limité par le volume de la boîte crânienne.

 Une imprimante 3D et une simulation informatique du cerveau

L’hypothèse d’un phénomène purement physique expliquant la forme particulière de notre cerveau, qui est pour beaucoup dans son incroyable efficacité, était déjà connue. Mais les chercheurs l’ont prouvé en développant une simulation informatique de la croissance cérébrale des fœtus sur la base de cette hypothèse et – c’est le plus surprenant ! – en fabriquant à l’aide d’une imprimante 3D une “réplique” d’un cerveau de fœtus de 22 semaines et en le faisant se développer. Le résultat mérite le coup d’œil !

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Concrètement, ils ont utilisé deux gels en polymères (du poly[dimethylsiloxane] ou PDMS) ayant des propriétés d’élasticité légèrement différentes proches de celles des substances grise et blanche: sur un “noyau” de gel-substance blanche, ils ont déposé une fine couche de gel-matière grise puis ont immergé l’ensemble dans un bain.

Une ressemblance frappante

Celui-ci contenait une certaine concentration de molécules pouvant alimenter la couche superficielle du gel-matière grise (des monomères de ce gel), si bien que progressivement la couche s’est épaissie et a provoqué le “pliage” de l’ensemble. La similitude entre l’évolution du cerveau des fœtus (et bébés) et celle de leur  système de gel – autant dans réalité que dans leur simulation numérique – a confirmé de manière éclatante cette hypothèse.

La découverte des chercheurs, publiée dans la revue Nature, vient ainsi pondérer l’argument tout-évolutionniste (ou tout-génétique) généralement présupposé dans tout ce qui concerne notre anatomie (ou phénotype).

Une condition physique non inscrite au patrimoine génétique

En effet, on explique en général que la forme de nos corps et ses organes est sculptée par des signaux biochimiques émis par nos gènes, lesquels se sont mis en place par le processus de sélection naturelle. Fonctionnant sur le principe du “test-erreur”, celui-ci a très lentement adapté les espèces à leur environnement physique – les “erreurs” pouvant être vues comme des lignées qui se sont éteintes car moins efficaces à se reproduire que leurs concurrents.

Ainsi, si les lois de la physique font partie des causes gouvernant la forme et la physiologie des êtres vivants, on considère en général qu’elles sont inscrites dans les gènes : les espèces y ont codé les meilleures “solutions” à ces contraintes physiques. Par exemple, la bipédie humaine s’est codée génétiquement en tenant compte des contraintes de la gravité.

Une découverte essentielle

Ici, si la génétique s’est arrangé des lois physiques, la forme du cerveau n’est pas codée génétiquement : ce qui l’est c’est le schéma des connexions entre neurones, afin d’adapter le réseau à la contrainte imposé par les tensions à l’interface entre les deux matières (grise et blanche). Une différence certes subtile mais essentielle dans la compréhension du cerveau : selon les chercheurs, certaines atteintes cérébrales pourraient s’expliquer par des anomalies liées à ce déploiement physique

Il n’empêche ! Réaliser qu’une loi physique aussi basique que celle pilotant les tensions aux interfaces des matériaux puisse agir si directement durant le développement d’un organe à ce point complexe qu’est le cerveau humain, voilà qui devrait nous faire gagner un peu de matière grise…

–Román Ikonicoff