IT’S ALIVE ! De la vie dans le lac Vostok

Le lac Vostok, c’est cette immense retenue d’eau sous la glace du continent Antarctique (oui, au pôle Sud, parce qu’au Nord, c’est l’Arctique, et c’est pas un continent). Il est situé sous 3,8 km de glace, est le quatrième lac le plus profond, et le 7e le plus volumineux. Mais surtout, il est isolé de tout depuis 15 millions d’années ! Un véritable « continent perdu ».

Aujourd'hui, le lac Vostok, c'est ça : une base scientifique perdu au milieu d'un désert à - 53 °C en moyenne...

Aujourd’hui, le lac Vostok, c’est ça : une base scientifique perdu au milieu d’un désert à – 53 °C en moyenne…

Pour situer un peu, il y a 15 millions d’année,  les grandes familles d’oiseaux et de mammifères sont toutes apparues. A quelques millions d’année près, la lignée humaine se sépare de celles des grands singes. Et le Megalodon, un requin de 20 m de long et de près de 100 tonnes règne en maître dans les océans, mangeant les baleines…

Il y a 35 millions d’années, le lac était une baie marine, entourée de forêts. Et jusqu’à – 15 millions d’années, il était encore partiellement non recouvert par la glace. Toute une vie a donc pu s’y installer, avant d’être piégée par le froid et la glace. A moins que ce lac ne soit totalement stérile. Depuis les années 90, toute la question est là : le lac Vostok abrite-t-il la vie ? Et si c’est le cas, quels organismes ? En février 2012, le forage a enfin atteint le lac. Hélas, pour l’instant, tous les échantillons d’eau du lac sont stériles. Enfin, pas tout à fait. A plusieurs reprises, les scientifiques ont annoncé la découverte de bactéries… avant de se rétracter. En cause ? Les contaminations diverses, lors de la récupération de l’eau, du transport, du traitement, etc. On pouvait lire ainsi le 8 mars 2013 sur le site maxiscience.com (par exemple), l’annonce de la découverte d’un nouveau micro-organisme, qui a été réfutée … moins d’une semaine après… (Notons que tous les sites n’ont pas forcément parlé de la réfutation, qui est, il faut bien le dire, beaucoup moins « fun » que l’information initiale)

Ce problème de contamination est récurrent dans ce type de travail. Il faut bien comprendre que les « preuves de vie » que l’on cherche sont très très très diluées : Imaginez : une eau est considérée comme stérile lorsqu’elle contient moins d’1 millions de cellules par litre. Ici, on espère détecter la présence de quelques bactéries par litre ! Les conditions de traitement des échantillons doivent ainsi être extrêmement draconiennes, et si des protocoles existent pour essayer de garantir la stérilité des manipulations, on ne pourra jamais que limiter les contaminations, sans jamais les supprimer…

Alors, un lac stérile ? C’est un peu rapide !

Et c’est sans compter l’étude de la « glace d’accrétion » à la surface du lac. La glace d’accrétion correspond à de l’eau du lac Vostok gelée au contact de la calotte glacière. Cette glace est bien formée à partir du lac, contrairement à la « glace météorique », c’est-à-dire la glace de la calotte glacière, qui provient de précipitation. Et son étude donne des informations de premier ordre sur la composition du lac, et en particulier sur la présence, ou non, d’organismes vivants.

Dans les années 2000, plusieurs études ont (potentiellement) montré que les glaces d’accrétion contenait des traces de vies. Matière organique, ADN, ARN ont été isolés. Bien sûr, avec le lot de controverses sur d’éventuelles contaminations. Aujourd’hui, les choses semblent plus définitives, avec l’article paru dans PLOS One : « Subglacial Lake Vostok (Antarctica) Accretion Ice Contains a Diverse Set of Sequences from Aquatic, Marine and Sediment-Inhabiting Bacteria and Eukarya » par Shtarkman YM, Koçer ZA, Edgar R, Veerapaneni RS, D’Elia T, et leurs collègues. 

Dans ce travail, les scientifiques se sont penchés sur deux prélèvements, sur deux types de glace d’accrétion, en deux points différents. En étudiant les contenus génétiques de ces échantillons, ils ont trouvé la trace d’organismes très variés. La plupart sont des bactéries, mais des eucaryotes ont aussi été découvert : des champignons en majorité, mais aussi des bivalves, arthropodes, et rotifères. Même chez les bactéries, on retrouve une grande variété : certaines sont très proches de bactéries de milieu marin, d’autre de milieu aquatique. Enfin d’autres sont des bactéries thermophiles, c’est-à-dire celles que l’on peut trouver à proximité des sources hydrothermales, connues pour être des oasis de vie à très grandes profondeurs. (j’en avais parlé là, pour les questions d’apparition de la vie). Des sources hydrothermales étaient déjà suspectées dans le lac Vostok, expliquant en particulier qu’il ne soit pas complètement gelé…

Plus excitant encore, certaines séquences génétiques correspondent à celles de bactéries qui vivent dans des organismes variés (par relation de commensalisme, mutualisme, ou comme pathogène). La présence de ces bactéries permettent donc de suspecter la présence de poissons, anémones de mer, annélides (des vers), brachiopodes, etc…

En somme, ce sont des preuves qu’un écosystème complexe siège dans le lac de Vostok, sans doute alimenté par des sources hydrothermales. Que du rêve pour les scientifiques !

Pour les questions de fiabilités des résultats, les auteurs semblent, pour moi, convaincant.

La première chose qui saute aux yeux, c’est la diversité des organismes identifiés. Il ne s’agit pas de quelques bactéries assez semblables ici, et il est assez inimaginable que l’échantillon soit contaminé par des organismes aussi différents, aux habitats aussi différents. Les chercheurs, réalistes, n’excluent pas que certains organismes ne proviennent pas de contamination, mais cela n’invalide pas l’ensemble de leur travail.

De plus, les scientifiques n’ont pas travaillé que sur l’ADN. En effet, l’ADN est assez robuste, et on aurait pu imaginer que celui retrouvé appartienne en fait à des organismes morts depuis des millions d’année. Par contre, l’ARN est beaucoup moins stable. En analysant l’ADN et l’ARN des échantillons, on s’assure donc qu’il ne s’agit pas de traces fossiles d’ancien organismes.

Enfin, des échantillons de glace météoriques ont été analysées, et présentent beaucoup beaucoup moins de matière organique, ce qui montrerait que les échantillons de glace d’accrétion n’ont pas été pollués a posteriori. Bien sûr, il est fort probable que cette analyse n’ait pas été menée en « double aveugle », mais bon, on peut sans doute s’en contenter.

Alors comment confirmer tout cela ? En retrouvant ces mêmes organismes directement dans le lac ! Et ça, ce n’est pas gagné, compte tenu des résultats déjà obtenus. Une remarque tout de même : compte tenu des profondeurs où les échantillons ont été prélevés, et du déplacement des glaces d’accrétion, on a pu remonter jusqu’au lieu d’où provient cette eau : à l’opposé du forage ! Or les sources hydrothermales correspondent à des « îlots de vie » au milieu de milieux hostiles, quasiment stériles. Si c’est sous cette forme que se sont constitués les écosystèmes du lac Vostok, alors il est probable que ce soit ailleurs dans le lac que l’on retrouve de la vie.

Les deux prélèvements V5 et V6 avec les lieux du lac auxquels ils correspondent, et les espèces qui y ont été découvertes. En rouge les espèces pressenties par la présence de bactéries dépendantes. Tout à droite, le lieu de forage, très éloigné des sources hydrothermales supposées, et des zones V5 et V6

Les deux prélèvements V5 et V6 avec les lieux du lac auxquels ils correspondent, et les espèces qui y ont été découvertes. En rouge les espèces pressenties par la présence de bactéries dépendantes. Tout à droite, le lieu de forage, très éloigné des sources hydrothermales supposées, et des zones V5 et V6 (source : voir l’article)

Avec toutes ces questions, et ces débuts de réponses… Que de belles découvertes en perspectives !!

Shtarkman YM, Koçer ZA, Edgar R, Veerapaneni RS, D’Elia T, et al. (2013) Subglacial Lake Vostok (Antarctica) Accretion Ice Contains a Diverse Set of Sequences from Aquatic, Marine and Sediment-Inhabiting Bacteria and Eukarya. PLoS ONE 8(7): e67221. doi:10.1371/journal.pone.0067221

About Mr Pourquoi

Ce blog est né il y a quelques années du désir de parler des sciences, de toutes les sciences, depuis les plus insignifiants phénomènes qu’on peut rencontrer dans la vie courante, jusqu’aux sujets de recherche les plus pointus, particulièrement en chimie, et pharmaceutique. Je suis agrégé de chimie, docteur en chimie organique, et actuellement prof en lycée en France, et aussi, (et surtout ! ) un père heureux d’une famille (très) nombreuse.
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