Images au microscope optique de kystes euglénoïdes de la limite Trias-Jurassique (âgés d’environ 200 millions d’années) dans le noyau de Schandelah-1 en Allemagne (à gauche) et de sédiments du Trias à Winterswijk, aux Pays-Bas (à droite). Les spécimens mesurent entre 20 et 30 micromètres de diamètre. Crédit : Bas van de Schootbrugge, Université d’Utrecht
Une histoire évolutive de 400 millions d’années.
Les euglénoïdes, un groupe unique de protistes unicellulaires, occupent une niche mystérieuse, n’étant ni entièrement végétaux ni animaux. Contrairement aux plantes qui dépendent uniquement de photosynthèse, ou animaux qui consomment, les euglénoïdes embrassent les deux modes. Ils naviguent dans les eaux sombres des étangs d’eau douce peu profonds, propulsés par leurs flagelles allongés, consommant de la matière organique tout en exploitant leurs chloroplastes pour transformer le CO2, l’eau et la lumière en sucres.
Cette double nature positionne les euglénoïdes près de la racine fondamentale de la branche eucaryote de l’arbre de vie, englobant les plantes, les champignons et les animaux. Malgré leurs origines anciennes, qui remonteraient à plus d’un milliard d’années, les euglénoïdes ont laissé derrière eux des archives fossiles remarquablement rares.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Revue de paléobotanique et de palynologie, une équipe de scientifiques néerlandais, américains, britanniques, allemands et australiens a apporté un nouvel éclairage sur un groupe de microfossiles « problématiques » restés mystérieux pendant près d’un siècle. En comparant des kystes fossiles microscopiques dans des sédiments d’étangs vieux de 200 millions d’années provenant de carottes forées en Allemagne et aux Pays-Bas à des restes paléozoïques beaucoup plus anciens et beaucoup plus jeunes dans des lacs holocènes en Grèce, et enfin à des protistes vivants dans un étang en Australie, l’étude les chercheurs établissent une histoire évolutive des euglénoïdes de 400 millions d’années.
Image au microscope électronique à transmission (TEM) de la structure de la paroi d’un kyste euglénoïde holocène du lac Vouliagmeni, Grèce. Crédit : Wilson Taylor, Université du Wisconsin – Eau Claire
Qu’est-ce qu’il y a dans un nom?
En 2012, Bas van de Schootbrugge, alors à l’Université Goethe de Francfort-sur-le-Main, et Paul Strother du Boston College, alors qu’ils travaillaient sur une variété de microfossiles problématiques dans les sédiments du monde entier Trias–jurassique frontière, réalisant que les kystes striés circulaires qu’ils voyaient pouvaient en fait être des kystes euglénoïdes.
« Nous avions à notre disposition cet incroyable matériel de forage qui contenait de nombreux microfossiles non identifiés, y compris certains des restes de papillons les plus anciens sur lesquels nous avons publié en 2018 », a déclaré Bas van de Schootbrugge, aujourd’hui à l’Université d’Utrecht. Paul Strother poursuit : « Certains des microfossiles que nous avons rencontrés présentaient une étonnante similitude avec des kystes de Euglène, un représentant moderne décrit par des collègues slovaques. Le problème était qu’il n’existait qu’une seule publication au monde faisant cette affirmation.
Images fixes vidéo d’Euglena enkystée de Nouvelle-Galles du Sud, Australie. Crédit : Fabian Weston, Protist Lab Films, Galston
Plus troublant encore : après une revue approfondie de la littérature, van de Schootbrugge et Strother se sont rendu compte que le même type de microfossile avait reçu de nombreux noms différents. Les scientifiques travaillant sur les tranches de temps du Quaternaire et de l’Holocène ont utilisé Concentricystes, faisant référence à un éventuel kyste algal à côtes concentriques. Mais Mésozoïque les travailleurs ont utilisé Pseudoschizaea, pensant à l’origine qu’il pourrait s’agir d’une spore de fougère. Des fossiles encore plus anciens du Permien, du Dévonien, du Silurien et de l’Ordovicien étaient connus sous le nom de Circulisporites et Chomotriletes.
La microscopie électronique à transmission
Après que les auteurs eurent démêlé la confusion taxonomique, compilant ainsi près de 500 sources documentaires liées à l’un des quatre taxons, des techniques de microscope plus avancées étaient nécessaires pour établir l’ultrastructure des kystes à l’aide de la microscopie électronique à transmission (TEM). Cela a nécessité la sélection de spécimens uniques, l’intégration et le découpage en micro-tomes par Wilson Taylor, co-auteur de l’Université du Wisconsin-Eau-Claire. Étant donné que les spécimens des carottes du Trias et du Jurassique étaient pour la plupart endommagés, l’équipe s’est tournée vers le palynologue Andreas Koutsodendris de l’Université de Heidelberg (Allemagne), qui a eu accès à des carottes de l’Holocène et du Pliocène contenant d’abondants spécimens bien conservés.
Images au microscope optique de kystes euglénoïdes de l’Holocène au récent lac Vouliagmeni en Grèce. Les spécimens mesurent entre 20 et 30 micromètres de diamètre. Notez les motifs ressemblant à des empreintes digitales qui sont une caractéristique commune à toutes les formes fossiles. Crédit : Andreas Koutsodendris, Université de Heidelberg
Andreas Koutsodendris a déclaré : « Je rencontre régulièrement ces kystes dans des carottes forées dans des lacs, par exemple dans le lac Vouliagmeni en Grèce que nous avons étudié ici, mais leur affinité biologique n’a jamais été élucidée. En fait, les kystes sont fréquemment mentionnés dans les publications de collègues, mais personne n’a pu vraiment mettre le doigt dessus.»
Wilson Taylor a poursuivi : « Nous avons été très surpris par l’ultrastructure des kystes. La structure du mur ne ressemble à rien de ce que l’on connaît. Les nervures ne sont pas des ornements, comme dans le cas du pollen et des spores, mais font partie de la structure du mur », a déclaré Wilson Taylor. « La structure en couches des murs est également clairement différente de celle de nombreuses autres algues vertes d’eau douce », a poursuivi Taylor.
Une incertitude tenace
Bien que l’analyse TEM ait initialement ajouté plus de mystère, les résultats concordent avec une étude publiée en 2021 par un autre groupe de collègues qui a examiné l’ultrastructure de Pseudoschizaea. Il était au moins possible de montrer que l’Holocène et le Pliocène Concentricystes et Jurassique Pseudoschizaea sont en fait les mêmes. Mais il restait une incertitude tenace : l’absence de kystes produits par les euglénoïdes vivants. Wilson Taylor : « Nous avons contacté plusieurs biologistes travaillant sur des euglénoïdes vivants, mais aucun n’avait réussi à faire enkyster les euglénoïdes en laboratoire, permettant ainsi l’extraction et l’analyse MET des kystes ».
La vie microscopique aux antipodes
Entre Fabian Weston. Par hasard, Strother et van de Schootbrugge sont tombés sur de superbes vidéos publiées sur YouTube par Fabian Weston, passionné de microscopie, de Sydney, en Australie. En 2020, Fabian Weston avait placé une goutte d’eau prélevée dans un étang voisin de Nouvelle-Galles du Sud sur une lame de microscope et, à l’aide de sa configuration avancée du Protist Lab, avait filmé Euglène alors qu’il se déplaçait gracieusement dans et hors de la mise au point.
Pour des raisons qui restent mal comprises mais qui pourraient être liées au dessèchement de l’eau sous la lamelle, Euglène On voit alors une boule et former une paroi épaisse avec des côtes qui s’apparente aux kystes trouvés dans les archives fossiles. « Sans le vouloir, Fabian a fourni un élément de preuve clé. Il est probablement la seule personne sur la planète à avoir été témoin Euglène enkyste au microscope », a déclaré Strother.
Importance et prochaines étapes
Sur la base de toutes les pièces du puzzle disponibles, les auteurs relient ainsi les euglénoïdes d’un étang en Australie à des kystes fossiles vieux de plus de 400 millions d’années, établissant ainsi un enregistrement temporel profond des euglénoïdes.
« Cela ouvre la porte à la reconnaissance d’exemples encore plus anciens, par exemple issus de documents précambriens qui remontent à la racine même de l’arbre de vie eucaryote », a déclaré Strother. « Maintenant que nous savons quels organismes ont produit ces kystes, nous pouvons également les utiliser pour des interprétations paléo-environnementales. Leur abondance autour de deux des plus grands événements d’extinction massive des 600 derniers millions d’années est un signe révélateur de certains bouleversements majeurs sur les continents liés à l’augmentation des précipitations dans des conditions climatiques extrêmes à effet de serre. Van de Schootbrugge a conclu : « Peut-être en raison de leur capacité à s’enkyster, ces organismes ont enduré et ont survécu à toutes les extinctions majeures de la planète. Contrairement aux mastodontes détruits par les volcans et les astéroïdes, ces minuscules créatures ont tout résisté. En élargissant leurs recherches, l’équipe a l’intention de se rendre prochainement en Australie pour rechercher des espèces préservées. Euglène kystes dans les sédiments des étangs et des lacs en Nouvelle-Galles du Sud.
