Il suffit d'une pince à épiler pour la saisir. Dans les mangroves de la Guadeloupe, un organisme filamenteux blanc, de la longueur d'un cil, continue de fasciner les microbiologistes. Futura-Sciences vient de remettre en avant cette découverte, dont la description formelle remonte pourtant à 2022. Le sujet n'a rien perdu de son intérêt : Thiomargarita magnifica touche à une question fondamentale, celle de ce qui sépare une bactérie d'une cellule « complexe ».
Une bactérie qu'on voit à l'œil nu
La règle, en microbiologie, était simple : une bactérie se mesure en micromètres. Selon le Natural History Museum de Londres, la plupart des cellules bactériennes sont microscopiques et mesurent environ deux millièmes de millimètre. Thiomargarita magnifica, elle, peut atteindre deux centimètres. Le musée britannique précise qu'elle dépasse la limite théorique de croissance bactérienne.
Le chiffre de « 5 000 fois » plus grande que la normale vient de là. Jean-Marie Volland, premier auteur de l'étude, l'a résumé à la radio publique américaine NPR : cette bactérie est environ 5 000 fois plus grande que la plupart des autres. Il l'a aussi illustré par une image devenue célèbre, rapportée par ScienceAlert : ce serait comme croiser un humain aussi haut que le mont Everest.
Elle n'est pas seulement plus grande que la moyenne. Elle écrase aussi les records précédents. Dans leur prépublication sur bioRxiv, les auteurs notent que Thiomargarita namibiensis, déjà exceptionnelle, atteint jusqu'à 750 micromètres, et que la nouvelle espèce dépasse d'environ 50 fois toutes les bactéries géantes connues.
Une découverte lente, entre doute et patience
L'histoire commence en 2009. D'après Ouest-France, qui a relayé l'AFP, c'est dans la mangrove guadeloupéenne que le biologiste Olivier Gros, de l'Université des Antilles, observe le microbe pour la première fois. Sa première réaction est révélatrice : il pensait à tout sauf à une bactérie, car « quelque chose de deux centimètres, ça ne peut pas en être une ». Les filaments blancs étaient accrochés à des feuilles de palétuviers en décomposition.
Le défi était double. Il fallait d'abord établir qu'il s'agissait bien d'une bactérie, ce que la microscopie électronique a fini par confirmer. Il fallait ensuite prouver que le filament entier ne formait qu'une seule cellule, et non une colonie. Ouest-France raconte qu'une première tentative de publication a échoué, faute d'images assez solides.
La suite s'est jouée de l'autre côté de l'Atlantique. Jean-Marie Volland, ancien postdoctorant de l'Université des Antilles, avait rejoint le Joint Genome Institute et le Lawrence Berkeley National Laboratory, en Californie. Il y a reçu des échantillons à l'automne 2018, selon Ouest-France, et y a mené des analyses de microscopie en trois dimensions à fort grossissement. Ces images ont démontré que le filament est bien une cellule unique. Le laboratoire de Berkeley précise que l'étude, parue dans la revue Science en juin 2022, décrit les caractéristiques morphologiques et génomiques de la bactérie ainsi que son cycle de vie.
Le nom, lui, est un clin d'œil : selon ABC News Australie, magnifica renvoie au mot latin magnus, « grand ».
Des « pépins » qui renferment l'ADN
La taille n'est pas la seule surprise. Chez la plupart des bactéries, l'ADN flotte librement dans la cellule. Ici, le matériel génétique est rangé dans des compartiments entourés d'une membrane. Les chercheurs les ont baptisés pépins, par analogie avec les graines d'un fruit.
Le Natural History Museum cite Jean-Marie Volland : ces compartiments constituent un nouveau type d'organite bactérien, alors qu'on pensait jusque-là que l'ADN empaqueté dans un organite était l'apanage des cellules eucaryotes, celles des animaux, des plantes et des champignons. Ces pépins contiennent de l'ADN et des ribosomes, les structures qui fabriquent les protéines. Selon le musée, ils semblent jouer un rôle comparable à celui du noyau chez les eucaryotes.
Le génome est lui aussi hors norme. ScienceAlert rapporte qu'il compte 11 788 gènes, contre 3 935 pour le procaryote moyen. Il s'étend sur environ 11,5 à 12,2 millions de paires de bases, d'après l'article publié dans Science. Les auteurs montrent aussi que la cellule est polyploïde : elle renferme de très nombreuses copies de son génome, réparties dans l'ensemble du filament.
Comment une cellule peut-elle grandir autant?
La taille pose un problème physique. Une cellule se nourrit par diffusion : les nutriments doivent traverser son volume. Plus elle est grosse, plus ce trajet est long et lent. L'encyclopédie Vikidia explique la parade : un énorme sac rempli d'eau et de nitrates occupe environ les trois quarts du volume de la cellule. Le cytoplasme actif est ainsi repoussé en une mince couche contre la membrane, ce qui garde de courtes distances entre l'intérieur et l'extérieur.
La reproduction est tout aussi singulière. Selon le Natural History Museum, son cycle de vie est dimorphe : au lieu de se diviser en deux cellules égales, elle produit à une extrémité une cellule fille beaucoup plus petite, par un processus proche du bourgeonnement. La fille n'hérite que d'une partie des pépins de la cellule mère.
Côté métabolisme, la bactérie appartient à un groupe déjà connu : le Blob (Universcience) rappelle que le génome la place dans la famille Thiomargarita, des bactéries qui se nourrissent de sulfures. ScienceAlert précise qu'elle tire son énergie de l'oxydation de composés chimiques, la chimioautotrophie.
Un chaînon manquant? Les auteurs disent non
La tentation est grande d'y voir une étape vers la cellule complexe. Jean-Marie Volland écarte cette lecture. Il a prévenu auprès de NPR que cela ne fait pas de la bactérie un « chaînon manquant » entre formes de vie simples et complexes : c'est, dit-il, un exemple fascinant de bactérie ayant évolué vers un niveau de complexité supérieur.
Le débat reste ouvert sur la définition même d'organite. La question de savoir si les pépins en sont vraiment, ou s'ils correspondent à de profondes invaginations de la membrane, est évoquée dans l'article de Science comme restant à étudier. Pour Olivier Gros, cité par Ouest-France, la prochaine étape est de déterminer si ces caractéristiques sont propres à cette espèce ou présentes chez d'autres bactéries. Le laboratoire de Berkeley ajoute deux autres questions : son rôle dans l'écosystème de la mangrove et le lien éventuel entre les pépins et son gigantisme.
Ce qu'on ignore encore
Un obstacle demeure : l'espèce n'a pas été cultivée en laboratoire. NPR le soulignait dès 2022 : une bonne part de son mode de vie reste mystérieuse, y compris l'avantage que lui procure une telle taille dans son milieu. Olivier Gros disait à ABC News que la priorité serait de réussir à l'élever en laboratoire et d'étudier sa physiologie, notamment la façon dont elle se fixe aux feuilles tombées.
Tant que ce verrou n'aura pas sauté, beaucoup de réponses resteront hors de portée. En attendant, la bactérie de Guadeloupe rappelle une leçon simple : même dans un domaine aussi balisé que la microbiologie, une frontière présumée infranchissable peut céder devant un organisme qu'on peut ramasser avec une pince à épiler.