Des scientifiques injectent des protéines de tardigrade dans des cellules humaines : voici ce qui s’est produit

Des chercheurs américains ont introduit une protéine de tardigrade dans des cellules humaines en laboratoire, pour observer comment elles réagissaient au stress extrême.

Cette expérience menée aux États-Unis par une équipe de l’université du Wyoming, rapportée par le site scientifique anglophone ScienceAlert, éclaire la façon dont les tardigrades parviennent à survivre à des conditions qui tueraient n’importe quel autre organisme… et montre que leurs protéines fonctionnent aussi dans des cellules humaines.

Des « oursons d’eau » presque indestructibles

Les tardigrades, souvent surnommés « oursons d’eau », sont de minuscules animaux à huit pattes, invisibles à l’œil nu, déjà célèbres pour leur résistance hors norme. On les a soumis à :

• des températures très élevées et extrêmement basses ;
• des doses de radiation mortelles pour l’être humain ;
• un vide quasi total, comme dans l’espace ;
• des années de sécheresse presque complète.

Dans ces situations, ces invertébrés sont capables de ralentir leur métabolisme à un niveau minimal. Leur intérieur se transforme en une sorte de gel protecteur, ce qui leur permet d’entrer dans un état dit de « biostase » : la vie est mise sur pause, sans être totalement arrêtée.

Les scientifiques soupçonnaient depuis plusieurs années que des protéines particulières jouaient un rôle central dans ce phénomène. Restait à comprendre précisément comment elles fonctionnent… et si elles peuvent agir dans des cellules qui ne sont pas celles d’un tardigrade.

La protéine CAHS D testée dans des cellules humaines

Dans cette nouvelle étude publiée dans la revue scientifique Protein Science, l’équipe de l’université du Wyoming s’est concentrée sur une protéine spécifique, appelée CAHS D. Elle est connue pour protéger les tardigrades du dessèchement extrême, une forme de stress appelée « dessiccation ».

Les chercheurs ont fait exprimer cette protéine dans des cellules humaines cultivées en laboratoire. Objectif : voir si CAHS D se comporte de la même façon que dans le corps des tardigrades et si elle peut, elle aussi, mettre les cellules humaines en biostase.

Les scientifiques montrent que la protéine CAHS D forme un gel à l’intérieur des cellules humaines quand elles sont soumises à un stress, ralentit leur métabolisme et augmente leur résistance.

Grâce à différents outils d’imagerie et d’analyse, l’équipe a observé que, sous stress, CAHS D se condense et devient gélatineuse. Cette transition en gel protège les molécules fragiles de la cellule et limite les dégâts liés au manque d’eau ou à d’autres agressions.

Un métabolisme ralenti… comme chez les tardigrades

En exprimant CAHS D dans les cellules humaines, les chercheurs ont constaté un effet spectaculaire sur l’activité cellulaire. Selon Silvia Sanchez-Martinez, biologiste moléculaire à l’université du Wyoming, citée par ScienceAlert :

« De façon étonnante, lorsque nous introduisons ces protéines dans des cellules humaines, elles gélifient et ralentissent le métabolisme, exactement comme chez les tardigrades. »

Autrement dit, la cellule humaine équipée de cette protéine adopte le même réflexe de survie que l’ourson d’eau : elle passe en mode ralenti, ce qui la rend plus résistante aux agressions.

La chercheuse ajoute, toujours citée par ScienceAlert :

« Lorsque vous mettez des cellules humaines qui possèdent ces protéines en biostase, elles deviennent plus résistantes aux stress, ce qui leur confère une partie des capacités des tardigrades. »

Les cellules supportent ainsi mieux la sécheresse, mais aussi d’autres types de stress étudiés par l’équipe.

Un système réversible, activé seulement en cas de besoin

Un point clé ressort de ce travail : l’effet gel protecteur ne dure pas en permanence. Il s’active seulement lorsque la cellule est soumise à un stress, puis disparaît une fois le danger écarté.

Le biologiste moléculaire Thomas Boothby, également à l’université du Wyoming, résume ce fonctionnement, cité par ScienceAlert :

« Quand le stress est levé, les gels de tardigrade se dissolvent et les cellules humaines reviennent à leur métabolisme normal. »

Ce caractère réversible constitue un atout majeur pour une application potentielle en médecine. Un système qui se déclenche uniquement en cas de besoin, puis s’arrête, limite le risque d’effets indésirables au long cours.

Vers des technologies de biostase et de conservation

Dans leur article scientifique, les auteurs estiment que ces travaux vont au-delà de la simple compréhension de la biologie des tardigrades :

Ils écrivent que leurs résultats ouvrent la voie à des technologies destinées à induire un état de biostase dans des cellules, voire des organismes entiers, afin de ralentir le vieillissement biologique et d’améliorer la conservation et la stabilité.

À terme, cette approche pourrait, par exemple, aider à :

• mieux conserver des cellules ou tissus destinés à une greffe ;
• stabiliser des produits sanguins utilisés pour traiter certaines maladies génétiques ;
• protéger des médicaments fragiles lors du transport ou du stockage ;
• allonger la durée de vie de biomatériaux sensibles à la chaleur ou à la sécheresse.

Des études sont déjà en cours pour voir si des protéines de tardigrade peuvent stabiliser des composants sanguins importants. Les premiers signaux évoqués par les chercheurs sont jugés encourageants.

Quels usages envisageables, et avec quelles limites ?

La piste la plus évidente concerne la médecine de la transplantation. Aujourd’hui, les organes prélevés doivent être rapidement implantés, car les cellules ne supportent pas longtemps le froid prolongé ou les variations de conditions. Si l’on parvenait à mettre ces cellules en biostase de façon contrôlée, leur durée de conservation pourrait être rallongée.

D’autres applications envisagées concernent la logistique médicale dans des zones isolées. Des vaccins, des médicaments biologiques ou des échantillons sanguins pourraient être transportés plus facilement si des protéines inspirées des tardigrades amélioraient leur stabilité en dehors des chaînes du froid très strictes.

Pour autant, les chercheurs américains restent prudents. Le passage d’une expérience sur des cellules en laboratoire à des traitements pour l’être humain comportera de nombreuses étapes : sécurité, dosage, durée d’exposition, effets à long terme. Toute utilisation médicale future devra s’aligner sur le consensus scientifique et les réglementations en vigueur.

Ce que cela représente pour la recherche française

En France, plusieurs laboratoires travaillent déjà sur la biologie de la dessiccation et de la biostase, notamment dans les domaines de la cryoconservation, de la médecine régénérative et des biomatériaux. Les principes étudiés aux États-Unis sont observés avec attention.

Les organismes comme l’Inserm, le CNRS ou le CEA s’intéressent aux mécanismes qui permettent de maintenir des cellules viables malgré des conditions extrêmes. L’objectif : mieux conserver des gamètes, des embryons, des cellules souches ou des tissus, par exemple en vue d’une greffe ou d’un traitement personnalisé.

Sans reprendre à l’identique la démarche de l’université du Wyoming, des équipes françaises explorent des stratégies voisines :

• améliorer les solutions de conservation utilisées en transplantation ;
• développer des méthodes de stockage des cellules à température plus élevée que la congélation classique, mais avec une forte stabilité ;
• mieux comprendre comment certaines espèces extrêmophiles, dont les tardigrades, résistent au manque d’eau.

À ce stade, il n’existe pas, en France, de protocole médical autorisé reposant sur l’injection de protéines de tardigrade à des patients. Les travaux comme ceux de l’équipe américaine servent surtout de base conceptuelle pour imaginer de nouvelles technologies de conservation ou de protection cellulaire.

Biostase, dessiccation, condensation biomoléculaire : quelques repères

Plusieurs notions techniques apparaissent dans cette étude.

La biostase intéresse autant la médecine que la biologie fondamentale. Elle pourrait un jour permettre de mieux gérer certaines urgences médicales ou des opérations très longues, si des solutions sûres et réversibles sont trouvées pour ralentir, puis relancer, les fonctions cellulaires.

La condensation biomoléculaire, mise en avant dans le travail de l’université du Wyoming, est un mécanisme que l’on commence seulement à décrypter. Comprendre comment ces « gels internes » se forment, se dissolvent et protègent les cellules pourrait inspirer de nouveaux traitements, mais aussi de nouveaux matériaux biosourcés capables de résister à des environnements hostiles.

Hélène Vasseur

Lecture rapide : rédactrice en chef d’Eurotel, ancienne de l’hôtellerie, spécialiste des hôtels de caractère et des city-trips.

Hélène Vasseur a passé près de quinze ans dans l’hôtellerie avant de se consacrer à l’écriture. De la réception d’un palace lyonnais à la direction d’une maison d’hôtes, elle a appris à lire un hôtel de l’intérieur : ce qui fait une vraie adresse, et ce qui relève du décor.

Rédactrice en chef d’Eurotel, elle coordonne la ligne éditoriale et arpente l’Europe à la recherche d’hôtels de caractère et de destinations à raconter autrement. Sa conviction : on voyage mieux quand on comprend les lieux, pas seulement quand on les coche. Elle garde un faible pour les vieilles villes d’Europe centrale et les petits-déjeuners qui s’éternisent.