Des œufs verts dans un étang du Massachusetts. Pas de pollution, pas d’anomalie. Juste une salamandre qui porte, littéralement à l’intérieur de chacune de ses cellules embryonnaires, une algue photosynthétique vivante. Dans tout le règne animal avec vertèbres, il n’existe qu’un seul exemple connu d’endosymbiose avec un organisme photosynthétique : celui qui unit une algue verte appelée Oophila amblystomatis et la salamandre maculée Ambystoma maculatum. Unique. Pas « rarissime ». Unique.
À retenir
- Une seule algue au monde s’est glissée à l’intérieur des cellules d’un vertébré — comment a-t-elle contourné le système immunitaire ?
- Les œufs verts de cette salamandre éclosent plus tôt et plus gros : mais qui profite vraiment de cette étrange alliance ?
- Ce que les scientifiques observent dans ces embryons pourrait être la répétition en direct d’un événement qui a façonné toute la vie complexe il y a 2,3 milliards d’années
Sommaire
- Une relation connue depuis 1888, mais mal comprise pendant un siècle
- Comment une algue passe-t-elle à travers le système immunitaire d’un vertébré ?
- Qui profite de qui ?
- Un miroir tendu vers notre propre histoire cellulaire
Une relation connue depuis 1888, mais mal comprise pendant un siècle
L’association entre la salamandre tachetée et cette algue verte a été décrite pour la première fois en 1888 par un naturaliste du nom de Henry Orr. Pendant plus d’un siècle, les biologistes pensaient avoir cerné l’affaire. Longtemps, les scientifiques croyaient que les algues vivaient simplement à côté des embryons de salamandre, en consommant leurs déchets riches en azote, tandis que les embryons bénéficiaient d’une eau plus riche en oxygène. Une cohabitation de voisinage, en somme. Propre, simple, bien rangée dans les cases de la biologie.
C’est en 2011 que tout bascule. L’auteur principal, Ryan Kerney de l’Université Dalhousie à Halifax en Nouvelle-Écosse, a utilisé la microscopie électronique pour repérer ces envahisseurs. Lors d’une observation d’un embryon à stade avancé sous microscope à fluorescence, les chercheurs ont eu la surprise de constater que des cellules d’algues étaient bel et bien enchâssées à l’intérieur de l’embryon lui-même, dans ses tissus. Puis, un cran plus loin : les algues pénètrent à l’intérieur des cellules individuelles de l’embryon. Pas à côté. Dedans.
La salamandre maculée, Ambystoma maculatum, présente une particularité visible à l’œil nu : ses œufs sont de couleur verte. Les chercheurs ont établi que cette couleur résulte de l’association entre l’embryon et l’algue Oophila amblystomatis. Le nom de cette algue n’est pas anodin. Oophila signifie en latin « qui aime les œufs », ce qui dit tout de sa vocation.
Les vertébrés sont dotés d’un système immunitaire bien développé qui rend a priori impossible la présence dans une cellule d’un organisme étranger. C’est la question qui a rendu cette découverte si dérangeante pour la communauté scientifique. Un vertébré ne laisse pas entrer n’importe qui. Son immunité est une forteresse adaptative, capable de reconnaître et de détruire des intrus bien plus petits qu’une algue unicellulaire.
Pour contourner cette barrière, Oophila amblystomatis s’introduit dans l’embryon de la salamandre maculée avant que le système immunitaire de celle-ci ne soit mis en place. Le timing est tout. L’algue profite d’une fenêtre de vulnérabilité développementale, une sorte de porte entrebâillée que le système immunitaire n’a pas encore eu le temps de fermer. Les cellules de la salamandre semblent reconnaître l’algue comme un corps étranger, mais ne montrent aucun signe de stress. Les chercheurs ont constaté que la salamandre surexprime plusieurs gènes susceptibles de supprimer une réponse immunitaire, ce qui suggère que l’expérience pour la cellule hôte est neutre, voire bénéfique.
Une étude publiée dans la revue eLife a poussé l’analyse encore plus loin, en comparant les transcriptomes des deux organismes. Cette analyse a révélé que les algues intracellulaires présentent des signes caractéristiques de stress cellulaire et subissent un bouleversement métabolique frappant, passant d’un métabolisme oxydatif à un métabolisme fermentatif. une fois à l’intérieur de la cellule de salamandre, l’algue n’est plus vraiment chez elle. Elle survit, mais en mode dégradé.
Qui profite de qui ?
En surface, cette relation ressemble à un mutualisme classique, gagnant-gagnant : les algues se nourrissent des déchets carbonés et azotés rejetés par les embryons, tandis que la salamandre en croissance reçoit un apport régulier d’oxygène libéré par les algues. Les expériences d’élevage le confirment avec une netteté troublante. La présence des algues corrèle avec un éclosion plus précoce, une mortalité embryonnaire réduite, une éclosion plus synchrone, et des individus atteignant une taille plus grande à la naissance.
Mais le bénéfice précis de l’endosymbiose, l’algue à l’intérieur de la cellule, pas simplement dans l’œuf — reste une énigme. Les travaux des chercheurs laissent penser que la photosynthèse a lieu à l’intérieur des cellules de la salamandre et qu’elle approvisionnerait l’animal en oxygène et en hydrates de carbone. En observant les œufs au microscope électronique à transmission, les scientifiques ont montré que les mitochondries s’accumulent autour du symbionte. Les mitochondries, ces centrales énergétiques de la cellule, semblent se rapprocher de l’algue comme pour capter directement sa production. Une image presque trop belle pour être fortuite.
Contrairement à ce qui se passe dans les interactions corail-algues, où les algues utilisent l’énergie lumineuse pour produire de la nourriture au bénéfice de l’hôte, les algues dans les cellules de salamandre peinent à s’adapter à leur nouvel environnement. On ignore encore si les algues tirent elles-mêmes un avantage de cette situation. Ce n’est peut-être pas un partenariat équitable. Peut-être que l’algue, en s’aventurant dans la cellule de la salamandre, se retrouve piégée dans une relation dont elle ne ressort pas gagnante.
Un miroir tendu vers notre propre histoire cellulaire
L’analyse de la chlorophylle par autofluorescence et les données d’ADN ribosomal suggèrent que cette algue envahit les tissus et les cellules embryonnaires au cours du développement de la salamandre et peut même être transmise à la génération suivante. Les algues seraient déjà présentes à un stade très précoce, car des cellules végétales ont été observées dans l’oviducte de la mère salamandre. La transmission verticale, de mère à descendant, est l’un des mécanismes fondateurs de toutes les grandes endosymbioses connues dans l’histoire de la vie.
Ce que cette salamandre nous montre, c’est en réalité un processus que nos propres cellules ont vécu il y a environ 2,3 milliards d’années. La théorie de l’endosymbiose propose que les mitochondries et les plastes, compartiments où s’effectuent respectivement la respiration cellulaire et la photosynthèse — seraient originellement des bactéries. Une théorie dominante soutient que ce type de relation a conduit à l’avènement des cellules eucaryotes et a donné naissance aux mitochondries et aux chloroplastes. Nos cellules sont, elles aussi, le produit d’une invasion réussie.
Une étude de 2025 publiée dans Frontiers in Amphibian and Reptile Science a montré que la relation de mutualisme entre O. amblystomatis et A. maculatum a développé un degré très élevé de spécificité entre partenaires, ce qui est précisément le signe d’une coévolution longue et profonde. Ces deux organismes n’ont pas seulement appris à cohabiter : ils se sont sculptés l’un l’autre au fil des générations. Ce que nous observons dans ces œufs verts au bord d’un étang du nord-est américain, c’est peut-être une répétition en direct d’un des plus grands événements de l’histoire de la vie.
Sources : gurumed.org | gurumed.org