Par Marianne Stefanni et Shona Gray

Mots clés : Billets de Blog, Bionum, L'Arche de Diderot
Etiquettes: Arthropoda, Arthropodes, Cataglyphis bicolor, Cucujus clavipes, Extrêmophiles, Insecta, Insectes, L'Arche de Diderot, Mileux extrêmes, Tardigrada, Tardigrade

Dans un futur où une bombe nucléaire exploserait, qui pourrait survivre ? Deinoccocus radiodurans aussi connue sous le nom de Conan la bactérie, ainsi que l’archée Thermoccocus gammatolerans sont des procaryotes connus pour leurs résistances à de milieux hostiles comme Tchernobyl, des sources thermales… Mais qu’en est-il du reste du vivant ?

Et bien les animaux sont aussi des survivors ! Peut-être connaissez-vous les cafards résistants à la radioactivité (pensez à Tchernobyl) ou encore les scorpions résistants aux rayonnements UV… Même certaines guêpes, les Braconidae, ont des propriétés de radio-résistance…

Mais aujourd’hui nous avons sélectionné trois autres animaux, qui pourraient peut-être survivre à une guerre nucléaire !

Candidat numéro 1: La fourmi du désert 

 

Candidat numéro 2: Un coléoptère 

Candidat numéro 3: Un ourson d’eau

Ces 3 espèces sont qualifiées d’extrêmophiles, c’est-à-dire que ces êtres vivants peuvent vivre dans des conditions habituellement invivables pour la majorité des espèces (en général cela veut dire invivables pour l’homme…).

Pour cette compétition, ces trois animaux doivent faire face aux conséquences d’un bombardement par des bombes nucléaires suivi d’un hiver nucléaire. En premier lieu, il y a libération de radioactivité accompagnée d’une augmentation de la température: ceci constituera notre premier round (première manche pour les lecteurs qui ont du mal en anglais). Le second sera la chute brutale de la température dues à un nuage de poussière, soulevée par l’impact des bombes.

 Alors êtes-vous prêts pour une compétition subjectivement palpitante et des dessins moches fait-maisons ?

Que la compétition commence !

 

Round I : La radioactivité et la chaleur

Un bombardement par une bombe nucléaire libère de la radioactivité et est  accompagnée d’une augmentation de la température. Afin de survivre, les organismes capables de survivre radio-résistants et thermophiles. Ceci signifie que ces organismes peuvent résister aux effets néfastes de la radioactivité et à la hausse de température.

 

Pour la majorité des espèces, la chaleur (par exemple plus de 40 degrés) détruit nos protéines et nos membranes. En ce qui concerne la radioactivité, elle modifie l’ADN en créant des mutations. S’il y a trop de ces mutations dans les cellules, l’animal meurt ou devient très malade. Les organismes radio-résistants doivent posséder des systèmes de protection et de réparation performants de l’ADN.

Commençons par candidat numéro 1: la fourmi du désert ou Cataglyphis bicolor, qui porte bien son nom ! Elle est capable de survivre dans le désert du Sahara où la température peut atteindre les 60 degrés Celsius ! En effet, elle possède des gènes de chocs thermiques, appelés Heat Stress Genes (HSG). Lorsque ces gènes sont transcrits (activés), des Heat Stress Proteins (Hsp) sont synthétisées. Ces dernières ont un rôle de chaperonnes ; c’est-à-dire qu’elles assurent la bonne conformation de nouvelles protéines et elles replient correctement les protéines. Elles peuvent aussi bloquer les voies de mort cellulaire programmée. Grâce aux Hsp, les protéines restent fonctionnelles à un température plus haute que celle d’ordinaire. En revanche, elle ne possède pas de mécanismes connus contre les effets de la radioactivité.

 

Passons au candidat numéro 2 : le coléoptère Cucujus clavipes. Malheureusement pour lui, il est perdant pour ce round. En effet, il ne possède ni de mécanismes de radio-résistance ni de mécanismes de thermolérance connus.

Considéré comme un des Big Boss des extrêmophiles, le candidat numéro 3 a beaucoup de potentiel. Il est connu pour sa survie aux rayonnements UVC, au vide spatial, aux températures extrêmes et la liste n’est pas finie. En réalité, les tardigrades représentent plus de mille espèces. Et ces petits bêtes de moins d’un millimètre de taille nous mettent la misère : ils peuvent survivre des doses de radioactivité de 5000Gy (Gray, soit la dose d’énergie radioactive absorbée par la matière) soit 125 plus que la dose létale humaine.

Ces animaux possèdent la capacité à se déshydrater (cryptobiose). Ils peuvent perdre jusqu’à 87 % de leur volume initial lorsqu’ils sentent que le milieu devient hostile ! L’eau est remplacée par un sucre, le thélarose (et non le thé à la rose). Ce dernier permet de maintenir la structure des membranes, de l’ADN et de protéines sans l’effet réducteur de l’eau. Autrement dit, l’eau peut modifier ces macromolécules. Le thélarose diminue ce risque, d’autant plus qu’il est plus stable chimiquement. Avec ce mécanisme, les tardigrades peuvent survivre des températures de maximum 150 degrés celsius !

Sous radiation ils peuvent quand même se reproduire et survivre. Et surprise, ils possèdent aussi des gènes de chocs thermiques (HSG). Ils sont donc aussi capables de survivre dans la chaleur. Ils peuvent survivre des températures allant jusqu’à 150 degrés celsius.

Malheureusement, la chaleur émise lors d’une bombe peut monter jusqu’à 11000 degrés Celsius ! Il faudrait que ces animaux se trouvent à distance du site de l’impact ; à une distance où la température tomberait à 60 degrés celsius.

Round II : L’hiver nucléaire

C’est un phénomène hypothétique où dans un contexte de guerre nucléaire, suite aux bombardements un nuage de poussière se forme cause une baisse durable de la température sur toute la planète. On compare ce phénomène a l’hiver volcanique causée par la retombé des poussières de l’éruption. On pense qu’on aurait les mêmes types de dégâts comme celui du volcan en Islande (celui avec le nom imprononçable et qui vous a empêché d’aller en vacances), mais en plus accentués. Mais avant de voir comment la poussière permet la baisse de la température, nous expliquerons comment de la poussière peut avoir autant de conséquences.

Suite au bombardement nucléaire, il se forme un pyrocumulonimbus ou plus couramment appelé un nuage en champignon (car il a une forme de champignon-merci captain obvious). Il se forme aussi pour les éruptions volcanique. Il est constitué principalement de poussière radioactive. La colonne apparaît si le nuage de poussières n’a pas la même densité que l’air à l’altitude où il se trouve. Les poussières ne se mélangent pas à l’air.

En revanche, si les densités sont semblables la poussière se mélange. Et c’est là que de gros problèmes surviennent (en plus des bombes nucléaires destructives). C’est ainsi que la poussière de l’explosion peut s’étaler sur de grandes surfaces dans l’atmosphère. La lumière du soleil incidente ne peut atteindre une partie ou la totalité de la surface de la Terre (suivant la puissance des bombes et donc de l’étendue du nuage de poussières). Ceci pose plusieurs problèmes : 

• d’une part la photosynthèse aurait du mal à se dérouler sans lumière (photo en grec signifie lumière): les plantes photosynthétiques mouraient
• d’autre part la température moyenne baisserait de 1 degrés si on a l’équivalent de 100 bombes A (utilisées sur Hiroshima et Nagasaki) et de 20-30 degrés celsius si une bombe H est lâchée, selon les simulations.

Le nuage de poussière peut rester dans l’atmosphère de quelques jours à plusieurs années, selon l’intensité de l’impact et de la force de destruction de la bombe.

Il reste plus qu’à sortir les doudounes sauf pour certaines de nos espèces qui sont cryophiles, c’est-à-dire qu’elles aiment le froid. Pour cela elles doivent empêcher leurs cellules d’éclater à cause de la formation de cristaux d’eau.

Et malheureusement pour notre chère fourmi du désert, comme son nom l’indique, ne survivraient probablement pas: la radioactivité la mettrait déjà mal en point et une chute thermique trop brutale l’achèverait.

Cependant, notre coléoptère revient en force!

Il possède au stade larvaire la capacité de vitrifier le contenu des ces cellules. Grâce à des protéines anti-freeze (anti-gels), le contenu cellulaire forme une substance qui ressemble à du verre au lieu de geler. De plus, ces cellules peuvent se déshydrater. L’ensemble de ces deux mécanismes permet de diminuer au maximum le pourcentage d’eau dans les cellules, afin d’éviter leur destruction par la formation des cristaux d’eau. Ces techniques permettent à cette espèce de survivre à des températures d’environ -100 degrés Celsius, jusqu’à -150 si la période d’exposition est assez courte. Si le coléoptère se trouve au stade larvaire lors du bombardement et à distance de l’impact, il pourrait survivre ! 

Nous allons finir avec nos tardigrades. Comme les coléoptères ils peuvent se vitrifier. Mais ce n’est pas fini ! Vous vous souvenez de leur capacité de déshydratation ? Et bien elle fonctionne aussi à de températures très basses… Jusqu’au zéro absolu (en théorie, le zéro absolu est impossible à atteindre). L‘animal peut donc entrer en vie ralentie pendant des dizaines d’années puis reprendre une vie plus active, normale. Un Tardigrade pourrait survivre aussi !

 

Même si Cucujus Cataglyphis bicolor ont de bons arguments, les Tardigrades semblent être le vainqueur de cette compétition. Ils battent les records de ces concurrents et pourraient bien survivre une catastrophe nucléaire.  La seule manière d’être sûr à 100% serait de passer à la pratique. Je ne sais pas ce que vous en pensez, mais je n’ai pas vraiment envie de bombarder la Terre de bombes H…

NB: La survie d’une espèce dépend du milieu où il est.

Sources :

Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, G. M., Barnes, B. M., & Duman, J. G. (2010). Deep supercooling, vitrification and limited survival to -100{degrees}C in the Alaskan beetle Cucujus clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) larvae. The Journal of Experimental Biology, 213(3), 502–9. http://doi.org/10.1242/jeb.035758

Gehring, W. J., & Wehner, R. (1995). Heat shock protein synthesis and thermotolerance in Cataglyphis, an ant from the Sahara desert. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 92(7), 2994–2998. http://doi.org/10.1073/pnas.92.7.2994

Lundström, J. (2006). The effect of dehydration rates on anhydrobiotic survival and trehalose levels in tardigrades.

Halberg, K. A., Jørgensen, A., & Møbjerg, N. (2013). Desiccation tolerance in the tardigrade Richtersius coronifer relies on muscle mediated structural reorganization. PLoS ONE, 8(12), 1–10. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0085091

http://www.bbc.co.uk/nature/21923937

http://morgana249.blogspot.fr/2014/08/6-organisms-that-can-survive-fallout.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Bombe_H

https://fr.wikipedia.org/wiki/Bombe_A

https://fr.wikipedia.org/wiki/Hiver_nucl%C3%A9aire#Cons.C3.A9quences_sur_les_temp.C3.A9ratures_de_surface