"Le cœur d’un requin sous la peau d’une lamproie" : un poisson sans dents ni mâchoires bouscule l’évolution

En reconstituant le cerveau, le cœur et les nageoires d’un poisson vieux de plus de 400 millions d’années, des chercheurs montrent que la lignée des vertébrés s’était déjà équipée pour la nage rapide bien avant d’avoir des mâchoires.

(Image : Reconstruction de Norselaspis glacialis, un poisson sans mâchoire âgé de 400 millions d'années. )

À première vue, Norselaspis glacialis ne paie pas de mine. Son crâne fossilisé, découvert il y a plusieurs années au Spitzberg sur l’archipel du Svalbard, est à peine plus grand qu’un ongle. Il semblait trop petit pour livrer beaucoup d’informations mais grâce à une microtomographie synchrotron, réalisée à la source suisse SLS, les chercheurs ont obtenu un modèle 3D d’une précision exceptionnelle. Il révèle l’anatomie interne de ce poisson du Dévonien inférieur (410 à 407 millions d’années). 

Le cœur d’un requin sous la peau d’une lamproie

"C’est comme si on ouvrait une capsule temporelle", explique, dans un communiqué, Tetsuto Miyashita, du Musée canadien de la Nature, qui a dirigé l’étude. Et ce qu’il y a découvert chamboule un scénario bien établi. Jusque-là, les paléontologues pensaient que la nage rapide et la prédation n’étaient apparues qu’après l’évolution des mâchoires. Or, Norselaspis glacialis affiche déjà des traits associés aux vertébrés à mâchoires : une oreille interne développée avec un vestibule haut ainsi que des otoconies (les cristaux impliqués dans l'équilibre chez les humains) encore en place.

Son système sensoriel semble donc capable de détecter les vibrations, de percevoir l’orientation et les accélérations. Dans ses orbites, les empreintes de 7 muscles oculaires révèlent aussi un contrôle visuel fin, preuve qu’un tel agencement était déjà présent chez les premiers vertébrés. 

( Image numérique 3D du crâne de Norselaspis montrant le cerveau et l'oreille interne. )

A l'intérieur du corps, les restes du cœur révèlent une pompe de grande taille reliée à un réseau de vaisseaux conçu pour alimenter rapidement tout le corps. "On pourrait dire que Norselaspis avait le cœur d’un requin sous la peau d’une lamproie", résume Tetsuto Miyashita.

Un sprinteur des grands fonds

Ses nageoires pectorales sont fixées sur une solide ceinture osseuse et sont orientées vers l’avant et le bas. Elles sont adaptées aux mouvements rapides, accélération, freinage ou changements de direction brusques. Ces caractéristiques étaient jusqu’ici associées à des poissons apparus plus tard, dotés de mâchoires et de dents pour capturer leurs proies. Les mâchoires, concluent les chercheurs dans un publication dans la revue Nature, n’ont pas déclenché la révolution des vertébrés, elles sont venues en profiter après coup.

Pour les auteurs, cette évolution précoce pourrait être liée à un grand bouleversement écologique, la "Nekton Revolution", un terme qui désigne les organismes aquatiques capables de se déplacer activement, contrairement au plancton passif. A cette époque (il y a environ 410 à 400 millions d’années), les créatures marines se sont mises à conquérir l'ensemble des milieux marins possibles, au large comme en profondeur. Dans ce contexte, Norselaspis apparaît comme un sprinteur des fonds marins, capable d’échapper aux menaces et de se faufiler entre les courants. "Nous manquions d’images intermédiaires pour comprendre l’ordre d’apparition de ces innovations", précise Michael Coates, de l’Université de Chicago. "Cette découverte change notre manière de voir les débuts des vertébrés".



 

La technicité est auto-constituante comme le choix initial d’une direction qu’effectue le voyageur perdu dans la forêt. Avant le geste de marcher, il n’y a pas de norme et tous les pas, en toutes les directions, sont à la fois équiprobables et équivalents. Mais dès qu’un pas est accompli, il devient norme pour le pas suivant, car le pas suivant est cumulatif par rapport à lui, et tous les pas faits dans la même direction s’ajoutent et mènent vers la lisière de la forêt. 

 

En fin de compte, le temps est intrinsèque à notre expérience du monde, et il est nécessaire à l'évolution. Si nous voulons que la physique soit capable d'expliquer la vie – et nous-mêmes –, il se peut que nous devions pour la première fois dans l'histoire de la physique considérer le temps comme une propriété matérielle.

La machine est ce par quoi l’homme s’oppose à la mort de l’univers ; elle ralentit, comme la vie, la dégradation de l’énergie, et devient stabilisatrice du monde. 

 

Le geste fait chose suscite la chose à être geste, évoque le geste déposé dans les structures. [...] Non harmonie mais attente et volonté qui, riche de potentiels, a besoin de l'organisateur qu'elle a produit elle-même. Nous sommes des êtres naturels qui avons dette de technique pour payer la nature qui est en nous; le germe de nature qui est en nous doit se dilater en technique autour de nous.

Depuis Aristote jusqu'à Descartes et de Descartes aux théories contemporaines de la notion d'instinct, les théories biologiques de la notion d'instinct, il y a vraiment une espèce de relation de thèse, antithèse, et de synthèse, le cartésianisme constituant l'antithèse de la théorie de l'Antiquité selon laquelle la réalité humaine et la réalité animale sont en continuité. Descartes affirme qu'elles ne sont pas en continuité. Finalement, la thèse contemporaine réaffirme à nouveau qu'elles sont en continuité, pas du tout par le renversement seulement du cartésianisme, mais en disant que ce qui est vrai de l'animal est vrai aussi de l'homme. Alors que les Anciens cherchaient à dire : ce qui est vrai de l'homme est vrai en quelque mesure de l'animal, surtout dans la mesure où il est un animal supérieur (c'est la théorie de la dégradation de Platon) ; après, le cartésianisme dit : ce qui est vrai de l'homme n'est vrai en aucune mesure de l'animal, l'animal fait partie de la res extensa, l'homme fait partie de la res cogitans, est défini par la res cogitans ; enfin, les thèses contemporaines consistent à dire : ce que nous découvrons au niveau de la vie instinctive, de la maturation, du développement comportemental dans la réalité animale, cela permet de penser aussi en une certaine mesure la réalité humaine, jusqu'à la vie sociale, qui existe en partie dans les groupements animaux et qui permet de penser certains types de relations, par exemple la relation d'ascendance-supériorité, dans l'espèce humaine. Il y a eu là un mouvement dialectique que nous essaierons de retracer.

Une nouvelle famille de facteurs d'hibernation des ribosomes bactériens

La vie cellulaire est soumise à de nombreux stress environnementaux qui nécessitent l'adaptation rapide des mécanismes moléculaires fondamentaux pour préserver la survie. Parmi ces mécanismes, la mise en hibernation des ribosomes, ces complexes essentiels à la synthèse des protéines, constituent une réponse cruciale permettant de conserver l'énergie et de protéger le matériel traductionnel en période d'austérité.

La présente étude  révèle une avancée majeure dans la compréhension de ce processus, grâce à l'identification d'une nouvelle famille de facteurs d'hibernation ribosomale chez les bactéries, incarnées par la protéine Balon, découverte dans la bactérie psychrophile Psychrobacter urativorans . Cette découverte bouleverse le paradigme établi sur l'hibernation des ribosomes, jusque-là principalement modelée à partir d'organismes modèles tels que Escherichia coli , qui ne possèdent pas cette protéine.

Découverte et caractérisation de Balon

Par une approche combinée alliant cryo-microscopie électronique de haute résolution, expériences génétiques et analyses biochimiques, les auteurs montrent que Balon se trouve au site A du ribosome, un lieu stratégique d'entrée des molécules lors de la traduction. Contrairement aux facteurs d'hibernation connus, Balon se distingue par son aptitude à fixer aussi bien les ribosomes vacants qu'actifs, c'est-à-dire ceux toujours engagés dans la lecture d'un ARNm et la synthèse protéique, associé au facteur de traduction EF-Tu.

Cette liaison induit une inactivation rapide et efficace des ribosomes, permettant une réaction quasi instantanée aux variations environnementales, notamment au froid ou lors de la phase stationnaire, où la croissance cellulaire ralentit considérablement. Ainsi, Balon introduit un nouveau paradigme : l'hibernation ribosomale peut débuter sans attendre l'arrêt complet de la traduction.

Distribution et rôle physiologique

Une exploration extensive du génome bactérien dévoile que près de 20% des espèces bactériennes, couvrant une grande diversité taxonomique, codent pour des homologues de Balon, y comprenant des pathogènes comme Mycobacterium tuberculosis . Loin d'être un facteur obscur réservé aux extrêmophiles, Balon apparaît comme une composante ubiquitaire et structurée du répertoire bactérien de réponse au stress.

Fonctionnellement, la protéine exerce des effets contrastés : elle freine légèrement la croissance cellulaire dans des conditions optimales, mais confère un avantage indéniable lors de la sortie de dormance, consolidant la reprise après un stress prolongé. Par ailleurs, Balon inhibe puissamment la synthèse protéique in vitro, ce qui souligne son rôle de régulateur essentiel de la machinerie traductionnelle.

Structure et mécanisme d'action

À l'échelle structurale, Balon présente une architecture singulière, apparentée aux facteurs de traduction archéo-eucaryotes du type aeRF1, tels que le facteur de terminaison aeRF1 et le facteur de secours Pelota. Cependant, Balon porte des modifications fonctionnelles majeures qui lui confèrent sa spécificité et ses propriétés uniques, dont l'absence de certains motifs typiques de reconnaissance d'ARNm.

Il interagit au site de décodage et au centre catalytique du ribosome tout en exploitant une boucle protéique particulière pour immobiliser la protéine ribosomale bL27, neutralisant ainsi la capacité du ribosome à catalyser la formation des liaisons peptidiques et prévenant la libération prématurée des peptides naissants.

La coopération avec EF-Tu, connue pour son rôle dans la livraison des aminoacyl-ARNt, est ici détournée dans un contexte de stress. Balon se lie préférentiellement à la forme GDP de EF-Tu, contrastant avec la manière dont les autres facteurs et ARNt interagissent avec EF-Tu sous sa forme liée au GTP, impliquant un mécanisme d'assemblage inédit et une fonction élargie pour EF-Tu lors de la réponse au stress.

Implications biologiques et perspectives

Cette étude invite à repenser profondément les modèles actuels de l'hibernation ribosomale, exposant une complexité inattendue et une diversité jusque-là insoupçonnée des facteurs bactériens d'hibernation. L'existence de Balon éclaire notamment la capacité d'hiberner des ribosomes encore en cours d'élongation, un mécanisme particulièrement adapté aux bactéries à faible taux de croissance, chez lequel les cycles de traduction sont prolongés.

En outre, la découverte de ce lien entre Balon et EF-Tu ouvre des pistes inédites pour comprendre comment les cellules bactériennes perçoivent et intègrent les signaux énergétiques et métabolismes liés à la disponibilité en GTP et GDP, ainsi que d'autres nucléotides comme le ppGpp, dans la régulation de la traduction.

Enfin, compte tenu du rôle crucial d'EF-Tu comme cible d'antibiotiques et de la contribution de Balon à la survie bactérienne en conditions défavorables, cette nouvelle famille de facteurs d'hibernation pourrait constituer une cible intéressante pour le développement de nouvelles stratégies antimicrobiennes.

Cette synthèse met en lumière la portée révolutionnaire des travaux présentés, attestant d'une avancée dans la compréhension des mécanismes cellulaires conservateurs face au stress, et illustrant la richesse fonctionnelle encore largement inexplorée des bactéries. Cette découverte méthodologique et conceptuelle illustre également la nécessité d'étendre les études à des organismes non modèles pour saisir la diversité biologique réelle.



 

Il faut que la fonction de l’objet soit comprise et pensée ; autrement dit, il faut une éducation technique pour que la beauté des objet techniques puisse apparaître comme insertion des schèmes techniques dans une univers, aux point-clefs de cet univers.

Descartes est le premier qui air dit que les conduites animales ne sont pas des conduites instinctives. Ce ne sont pas des conduites instinctives, ce sont des conduites mécaniques. Ce n'est pas du tout la même chose, car on peut évidemment lever une confusion : on peut dire que ce qui caractérise les conduites instinctives (c'est faux, d'ailleurs, on le verra par la suite), c'est l'automatisme. On a dit ça très souvent, on l'a dit depuis les Stoïciens. Mais c'est un automatisme psychique dont on veut parler, un automatisme comparable à celui qu'on obtient ou qu'on pense obtenir lorsqu'on se livre par exemple à un apprentissage extrêmement serré et qu'on peut après, dans l'apprentissage du type apprentissage par coeur, dérouler une série de nombres, de mots ou un texte comme n'y pensant pas et faisant en même temps autre chose. Ces activités, quand elles sont constituées, qui peuvent se dérouler à partir d'un processus de déclenchement comme une stimulation initiale, telle que par exemple la récitation d'un texte qu'il faut reprendre au point de départ pour arriver à le dire complètement, constituent un automatisme que l'on peut appeler un automatisme de type psychique. Mais ce n'est pas du tout cet automatisme-là auquel Descartes pense. Il décrit un automatisme qui est bien loin d'être l'analogue de l'intelligence, qui est bien loin d'être l'analogue d'une habitude acquise, et apprise, c'est un automatisme de la matière, de la res extensa, c'est-à-dire quelque chose qui est comparable au fonctionnement d'une machine, à cause de la forme de ses pièces. Quand une araignée construit sa toile, elle agit exactement comme une machine à tisser. Quand une taupe pousse sa taupinière, creuse sa galerie et pousse sa taupinière, elle agit comme une pelle à fouir, c'est-à-dire comme un outil qui a été fait de manière à soulever la terre de cette façon-là. Les animaux sont conformés pour un certain type d'action, d'ailleurs généralement étroit. En dehors d'une certaine manipulation matérielle correspondant à leur conformation corporelle, ils sont extrêmement maladroits, ils sont incapables de résoudre un vrai problème. Bien loin donc que les merveilles de l'industrie des animaux qu'on citait pour montrer la supériorité animale témoignent de la supériorité de l'animal, ces merveilles témoignent contre eux et témoignent contre l'instinct si on voulait considérer l'instinct comme quelque chose de psychique. Il n'y a pas d'instinct, il n'y a que de l'automatisme corporel.

Voici ce que dit Descartes : " bien qu'il y ait plusieurs animaux qui témoignent plus d'industrie que nous en quelques-unes de leurs actions, on voit toutefois que les mêmes n'en témoignent pas du tout en beaucoup d'autres : de façon que ce qu'ils font mieux que nous ne prouve pas qu'ils ont de l'esprit, car à ce compte ils en auraient plus qu'aucun de nous, et feraient mieux en toute autre chose ; mais plutôt qu'ils n'en ont point, et que c'est la nature qui agit en eux ", la nature, c'est-à-dire la conformation de leur corps.

Chaque être humain porte en lui deux voix : l’une lui murmure la vérité nue, l’autre lui déforme la réalité pour la rendre supportable. Combien de fois nous sommes-nous regardés dans le miroir sans y voir autre chose que notre visage, tandis que nos âmes, tapies derrière la glace, nous observaient de leurs yeux vides ?

As-tu déjà essayé de rester en silence absolu, d’écouter tes pensées couler librement, sans entraves ? C’est terrifiant. L’homme ne supporte pas de se confronter à lui-même, alors il remplit sa vie de bruit, de travail, de conversations creuses, de substances qui l’engourdissent… de tout ce qui peut lui éviter la seule question qui le hante sans relâche : Pourquoi suis-je ici ? Qu’est-ce qui me fait avancer ?

Peut-être que la réponse n’est pas de chercher… mais d’arrêter de fuir.