Qu'entend-on par tardigrades ? Des petits organismes « super résistants » aux applications chimiques surprenantes…
De nombreux articles parus dans la presse et des reportages à la radio et à la télévision évoquent régulièrement le sujet. Les tardigrades (ou Tardigrada) ont été observés pour la première fois dès 1773 par Johann Goeze, biologiste allemand, qui les avait décrits comme des ours d’eau (Wasserbär en allemand). En Italie, ils ont été étudiés par Lazzaro Spallanzani qui, en 1776, a donné le nom de tardigrade du latin tardus (lent) et gradior (marcher). Les tardigrades peuvent mesurer jusqu’à 1,2 mm et possèdent quatre paires de pattes. La lenteur de leurs déplacements s’explique par l’absence de muscles transversaux, leur musculature étant exclusivement longitudinale. À l’origine, vers 600-550 millions d’années ils étaient tous présents dans les mers, et ce n’est que depuis près de 400 millions d’années qu’ils se sont adaptés au milieu terrestre. On les trouve aujourd’hui dans les forêts et les toundras (sur les mousses et les lichens).
Seule une douzaine d’espèces peut être élevée en laboratoire. Ils sont constitués à 95 % d’eau et, lorsqu’ils sont privés d’eau, ils se déshydratent jusqu’à atteindre 40 % de leur volume et l’organisme ainsi obtenu est alors appelé cryptobiote. Leur métabolisme est alors réduit à 0,01 % du taux initial ! Dans cet état nommé « cryptobiose », les tardigrades remplacent l’eau par un sucre non réducteur : le tréhalose(i) (un disaccharide non réducteur résultant de l’association de deux structures de glucose) préservant les structures membranaires des cellules. Mais les tardigrades n’utilisent pas tous la même stratégie. Certaines espèces ont la capacité de synthétiser des protéines spécifiques qui servent littéralement d’échafaudage de maintien de l’ensemble des structures lorsque l’eau disparait du corps de l’animal. Ce type de structures permet, par exemple, la construction d’une coque protectrice de 100 nm d’épaisseur qui se dissout lors de la réhydratation.
Tardigrade Hypsibius exemplaris en microscopie Nomarski. Communication personnelle de S. Galas.
Ainsi les tardigrades en cryptobiose peuvent résister dans des conditions extrêmes qui détruiraient la vie des autres microorganismes, y compris certaines bactéries : des températures allant de presque le zéro absolu (-273,15°C) jusqu’à 150°C (pendant plusieurs minutes), des pressions de plus de 74 000 atmosphères (le tardigrade est encore vivant environ trois heures après !) et même aussi aux rayons X et au vide spatial, avec ses rayons cosmiques mortels.
Les capacités de résistance se manifestent aussi vis-à-vis des espèces chimiques comme des solutions salines (NaCl) ou des solvants tels que le butanol ou l’hexanol.
Par ailleurs des tardigrades ont été exposés à des molécules utilisées en chimie thérapeutique. Par exemple, les tardigrades résistent à une concentration de 100 micromoles de taxol (un anticancéreux bien connu) pendant 5 heures. Par ailleurs cette observation a permis de développer un procédé utilisant le tréhalose pour la conservation de plaquettes humaines lyophilisées pendant 2 ans au lieu de 5 jours ! Cette technique est utilisée pour soigner dans les hôpitaux des patients affectés par des cancers, en particulier des leucémies. La même technique a été utilisée par l’armée américaine pour créer des pansements « intelligents ».
Les tardigrades font même l’objet de chansons ou de film de science-fiction avec la création notamment d’un tardigrade géant de plus de 2 mètres…
Remarque : On peut aussi trouver les tardigrades dans les boues activées utilisées dans les stations d’épuration des eaux usées. Ces boues sont des agglomérats (ou flocs) de bactéries qui dégradent les composés organiques de nos effluents, mais elles contiennent aussi des microorganismes « supérieurs » (protozoaires, vers nématodes) qui eux se nourrissent des bactéries. La présence assez rare de tardigrades dans ces boues est indicatrice d’une très bonne qualité de l’eau traitée (voir photo ci-dessous).
Photographie boue activée – TP LPTAEDA à l’IUT d'Orsay. Tardigrade : 4 paires de pattes.
Nous remercions vivement Simon Galas, Professeur des Universités à la Faculté de Pharmacie de Montpellier, pour son aide et la relecture attentive de cette fiche et pour avoir donné son autorisation d’utiliser la photo d’un tardigrade.
(i) Tréhalose
Pour en savoir plus, voir par exemple :
- Qu’est-ce qu’un tardigrade ? sur le site du Muséum national d’histoire naturelle MNHN
- Les secrets des résistances des tardigrades extrêmophiles et leurs applications, S. Galas, L'Actualité chimique N°503 (avril 2025 ) p. 14
- Les super-pouvoirs du tardigrade - S. Galas et M. Richaud, le journal du CNRS (février 2023)
- Les tardigrades résistent à (presque) tout, grâce à des gènes d’espèces disparues sur le site The Conversation.com
- Tardigrada sur le site Wikipedia
- Les « super-pouvoirs » des tardigrades transférables à d’autres espèces ?, S. Galas, M. Richaud et A. Bailly, CNRS
Crédits illustrations :
- Tardigrade et boue activée. Image fournie par Lydie Amann.
- Tardigrade en microscopie Nomarski. Image fournie par Simon Galas.