Une amibe inconnue découverte dans des sources brûlantes : elle survit à 63 °C, une température mortelle pour presque tout le vivant

Dans un parc volcanique américain, des chercheurs ont mis au jour un organisme microscopique qui prospère dans une eau proche de l’ébullition.

Dans le parc national volcanique de Lassen, en Californie, une équipe de microbiologistes a identifié une amibe capable de se développer dans des sources brûlantes. Cette découverte, rapportée par le site de vulgarisation scientifique Live Science, bouscule les limites connues de la vie dite « complexe » et intéresse autant les spécialistes des extrêmophiles que ceux qui cherchent où la vie pourrait exister ailleurs que sur Terre.

Une amibe qui prospère à 63 °C, un record pour la vie complexe

Le micro-organisme, baptisé Incendiamoeba cascadensis – littéralement « amibe de feu des Cascades » –, a été trouvé dans une zone géothermale du parc volcanique de Lassen, dans l’ouest des États-Unis. Il s’agit d’une amibe, un organisme unicellulaire qui se déplace en avançant son cytoplasme pour se « tirer » vers l’avant.

Cette amibe est capable de croître et de se diviser jusqu’à 63 °C, un record absolu pour des cellules eucaryotes, c’est-à-dire dotées d’un noyau.

Selon l’étude publiée dans la revue scientifique Cell, Incendiamoeba cascadensis se développe de façon optimale entre 55 et 57 °C. En dessous de 42 °C, sa croissance s’arrête : elle a besoin de chaleur pour vivre. À 63 °C, les chercheurs ont observé, au microscope chauffé, que les cellules continuaient à se diviser normalement.

Avant ces travaux, aucun organisme eucaryote n’était connu pour se répliquer au-delà de 60 °C. Les seuils atteints par cette amibe repoussent donc la frontière censée séparer les conditions compatibles avec la vie complexe de celles réservées à quelques microbes extrêmes.

Un micro-organisme traqué dans un ruisseau de sources chaudes

L’équipe dirigée par Beryl Rappaport, microbiologiste à l’université de Syracuse (État de New York), s’est rendue dans le parc national volcanique de Lassen afin d’échantillonner l’eau et les sédiments d’une zone en activité géothermale. Les prélèvements ont été réalisés le long d’un affluent de Hot Springs Creek, un ruisseau alimenté par des sources chaudes.

Revenus en laboratoire, les chercheurs ont incubé ces échantillons à différentes températures pour identifier les organismes capables de s’y maintenir. C’est dans ces conditions contrôlées qu’ils ont isolé Incendiamoeba cascadensis et caractérisé sa résistance thermique. Pour suivre son comportement, ils ont utilisé un microscope spécialement chauffé afin de maintenir l’amibe dans sa plage de température préférée.

Au-dessus de 70 °C, l’amibe se protège en formant une coque et en se mettant en dormance, mais elle ne supporte pas 80 °C.

À 70 °C, les cellules forment une sorte d’enveloppe protectrice et cessent leur activité. Les chercheurs ont montré qu’une exposition brève de cinq minutes à 70 °C n’était pas fatale si la température était ensuite abaissée à 60 °C : les amibes « se réveillent » et reprennent leur activité. En revanche, un chauffage jusqu’à 80 °C entraîne leur mort.

Pourquoi cette amibe fascine les biologistes

Les amibes appartiennent au vaste groupe des eucaryotes, qui inclut aussi les animaux, les plantes et les champignons. Leur ADN est enfermé dans un noyau entouré d’une membrane. Elles sont donc plus complexes que les bactéries et les archées, dites procaryotes, dont le matériel génétique flotte librement dans la cellule.

Les milieux extrêmes, comme les sources chaudes, étaient jusqu’ici surtout associés à des procaryotes. Certains d’entre eux, appelés thermophiles, tolèrent sans problème des températures dépassant les 100 °C dans des conditions particulières de pression. Dans le cas présent, la nouvelle amibe eucaryote ne rivalise pas avec les records de ces microbes, mais elle enrobe tout de même le plafond connu pour la vie dotée d’un noyau.

L’étude suggère que la frontière entre « simple microbe » et vie complexe adaptée aux extrêmes n’est pas aussi nette qu’on le pensait.

Les scientifiques ont aussi repéré une caractéristique commune entre cette amibe et des microbes thermophiles procaryotes : la présence, à la surface de ses protéines, d’acides aminés chargés positivement. Cette configuration pourrait contribuer à stabiliser la structure des protéines et empêcher leur déformation sous l’effet de la chaleur.

Une adaptation biologique au cœur des protéines

Les protéines, qui assurent la quasi-totalité des fonctions de la cellule, se déploient dans l’espace en adoptant une forme précise. Une température trop élevée tend à les dénaturer, c’est-à-dire à les faire se replier n’importe comment, ce qui bloque leur fonctionnement.

Chez Incendiamoeba cascadensis, la présence renforcée d’acides aminés positifs à la surface de certaines protéines pourrait faciliter les interactions internes et les rendre plus résistantes. Des mécanismes voisins sont déjà bien documentés chez des bactéries et archées thermophiles. L’étude suggère que des stratégies similaires peuvent émerger chez des eucaryotes.

Pourquoi les bactéries supportent encore mieux la chaleur

Les biologistes interrogés par Live Science soulignent que les procaryotes conservent une nette avance en matière de résistance thermique. Certaines bactéries et archées qui vivent dans des cheminées hydrothermales au fond des océans restent actives à des températures allant jusqu’à 122 °C sous forte pression.

Un spécialiste de l’évolution à l’université Rutgers, dans le New Jersey, explique que l’une des raisons tient à la manière dont ces organismes adaptent leur génome. Les bactéries, par exemple, peuvent intégrer facilement des fragments d’ADN provenant d’autres micro-organismes présents dans leur environnement. Cette capacité accélère leur adaptation aux contraintes, comme la chaleur ou la présence de toxiques.

Chez les eucaryotes, l’ADN est enfermé dans un noyau, ce qui limite l’acquisition rapide de nouveaux gènes et rend l’évolution vers des formes extrêmes beaucoup plus lente.

Cette différence de fonctionnement génétique freine la transformation d’un eucaryote en véritable extrêmophile, là où une bactérie peut évoluer plus rapidement vers des conditions de vie radicalement différentes.

Ce que cela change pour la recherche sur les limites de la vie

La découverte de Incendiamoeba cascadensis nourrit les réflexions sur les limites physiques que la vie peut supporter sur Terre. Elle fournit un exemple concret de cellule eucaryote qui ne se contente pas d’endurer la chaleur, mais qui en a besoin pour se développer.

Pour les biologistes, cette amibe ouvre plusieurs pistes :

• mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui stabilisent les protéines à haute température ;
• réviser les seuils de température utilisés pour distinguer les environnements « habitables » pour les eucaryotes ;
• affiner les scénarios de présence de vie complexe sur d’autres planètes ou lunes à activité volcanique.

Les travaux cités par Live Science indiquent que l’équipe de Beryl Rappaport souhaite désormais comparer Incendiamoeba cascadensis à ses plus proches parentes afin de retracer le chemin évolutif qui l’a conduite à tolérer de telles températures. Cette démarche pourrait permettre d’identifier, étape par étape, les mutations et adaptations structurelles nécessaires pour franchir le cap des 60 °C chez des eucaryotes.

Quelle place pour des organismes semblables dans les sources chaudes en France ?

En France métropolitaine, plusieurs régions abritent des sources chaudes, notamment dans le Massif central et les Pyrénées, exploitées depuis longtemps pour le thermalisme. La température de ces eaux, à la sortie, dépasse parfois 50 °C, mais reste, dans la plupart des sites fréquentés, en dessous des extrêmes observés dans les zones volcaniques actives de Californie.

Ces environnements français peuvent tout de même héberger des communautés microbiennes spécialisées, souvent dominées par des bactéries et des archées thermophiles. Des programmes de recherche en microbiologie et en géothermie s’y intéressent de près, mais, à ce jour, peu de travaux médiatisés mentionnent des eucaryotes aussi résistants à la chaleur que l’amibe décrite aux États-Unis.

Rien n’exclut que des eucaryotes thermophiles existent aussi dans certains sites géothermaux français, mais ils n’ont pas fait l’objet d’une caractérisation aussi détaillée que celle d’Incendiamoeba cascadensis.

En pratique, pour un lecteur français, cette découverte illustre les limites actuelles des connaissances plus qu’elle ne débouche sur une application immédiate. Elle montre surtout à quel point les milieux extrêmes, parfois localisés dans des parcs nationaux ou des vallées isolées, restent peu explorés sur le plan microbiologique, y compris en Europe.

Des applications possibles en biotechnologie et en astrobiologie

Comprendre comment des protéines restent fonctionnelles à 63 °C intéresse potentiellement la biotechnologie. De nombreuses réactions industrielles utilisent déjà des enzymes thermorésistantes issues de bactéries, par exemple pour la fabrication de biocarburants ou dans certains procédés de traitement des déchets.

Des enzymes dérivées d’un eucaryote comme Incendiamoeba cascadensis pourraient offrir des propriétés différentes, utiles dans des procédés où les enzymes d’origine bactérienne ne sont pas idéales. Les chercheurs devront toutefois identifier précisément les protéines en cause, puis tester leur stabilité et leur efficacité en dehors de l’amibe.

Cette amibe intéresse aussi l’astrobiologie. Les planètes ou lunes présentant une activité volcanique, des geysers ou des sources hydrothermales – comme certaines lunes glacées du système solaire – sont déjà considérées comme des cibles de choix pour la recherche de traces de vie. Le fait qu’un eucaryote puisse prospérer à des températures si élevées oblige à réajuster la définition des environnements potentiellement « habitables » pour une vie complexe, et pas seulement pour des microbes très simples.

Enfin, l’étude met en lumière le rôle décisif des sites géothermaux terrestres comme laboratoires naturels d’évolution. En observant comment des organismes comme Incendiamoeba cascadensis se sont adaptés à l’excès de chaleur, les biologistes obtiennent des indices sur la manière dont la vie pourrait s’ajuster à d’autres extrêmes : forte salinité, acidité marquée ou pression écrasante, que ce soit sur Terre ou ailleurs dans le système solaire.

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.