vendredi, 22 juin 2018

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

C. -1Md à -500 Ma

Les tout premiers sommeils

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Posté par fabrice
 

Il y a plus de 600 millions d’années

Three jumping sheep

« Histoire à dormir debout »

Pourquoi consacrons-nous un tiers de notre existence à dormir ? Et si le sommeil n’avait pas était conçu pour le confort d’êtres bien-pensants mais pour la survie de simples neurones esseulés à une époque où seuls quelques êtres gélatineux et sans cerveau régnaient en maître ?

Il y a plus de 600 millions d’années, bien avant que des bestioles arpentent les terres du globe, des animaux, dénués de cervelles et même de système nerveux central, tombaient déjà sans doute dans les bras de Morphée.

Cette révélation (voir encart « Dormir comme une méduse ») a de quoi procurer des nuits blanches aux spécialistes car elle remet en cause la plupart de nos théories sur le sujet.

Le sommeil ancestral était sans cerveau

Pourquoi dort-on ? Question qui hante nos nuits des depuis des lustres. Derrière cette question, deux autres emboitent le pas : parmi les êtres vivants, qui dort et quand est apparue cette « envie » de sommeil ?

neurones-sommeil

De récentes découvertes (1) qui s’appuient notamment sur l’étude des habitudes nocturnes de certaines méduses, organismes primitifs, tordent donc le cou aux idées reçues sur l’origine du sommeil.

Le sommeil ne serait pas une exclusivité des cerveaux élaborés et sa fonction ne consisterait pas à trier (du moins pas en priorité) durant la nuit l’information accumulée durant la journée ou à consolider notre mémoire.

Ce serait moins subtil que cela mais tout autant indispensable. Le rôle du sommeil aurait bien un rôle réparateur mais pas comme on l’imaginait, ni au niveau où on l’attendait. Du moins, pas dans sa fonction primaire.

Le sommeil : un rôle protecteur pour les neurones

La clé du mystère se situerait au plus profond de nos neurones. Le sommeil leur permettrait de les préserver d’une augmentation de calcium et de lysolipides dangereuse pour leur survie. Tout simplement !

« Nous avons constaté durant la privation de sommeil (…) une augmentation de calcium intracellulaire qui pourrait devenir toxique. Nous avons aussi détecté pendant l’éveil une augmentation massive des lysolipides, qui menacerait l’intégrité de la membrane des cellules »  explique Mehdi Tafti de l’Université de Lausanne(2).  Selon ce chercheur, un réseau de simples cellules nerveuses cultivées in vitro, présenteraient tous les attributs du sommeil.

Le besoin physiologique de sommeil viserait donc à protéger les cellules neuronales et leur enveloppe, tout simplement. Rien à voir avec une mission beaucoup plus glorieuse de régénération du cerveau.

Le rôle du sommeil s’est complexifié au fil de l’évolution 

sommeil-phases

Cela ne signifie pas pour autant qu’au cours de l’évolution le sommeil ne soit pas vu attribuer des rôles plus nobles chez les êtres développés. Car les effets positifs sont nombreux dans tous les domaines ou presque : le système immunitaire, cardio-vasculaire, ou au niveau des performances physiques et intellectuelles. Toutefois, ces bienfaits ne seraient que secondaires face au rôle primordial du sommeil.

Alors, il y a plusieurs centaines de millions d’années, des cellules nerveuses ont-elles commencé par des petites siestes crapuleuses avant de découvrir les bienfaits de cette technique au point que leurs descendances y consacrent une grande partie de leur existence ?

Nous ne le saurons jamais…même pas en rêve !

Publié le 7 janvier 2018

Dormir comme une méduse

sommeil-meduse-caltech

Tout a commencé par une étude sur les méduses(1). Cet être très primitif est l’un des premiers à disposer de cellules différenciées, comme les cellules nerveuses ou musculaires. Cependant, son système nerveux est archaïque et décentralisé au point que la répartition de ses neurones est diffuse. Sa branche d’évolution s’est séparée de l’ensemble des animaux bilatéraux voici 600 millions d’années.

Malgré ce côté primitif –même le ver C-elegans avec ses 302 neurones est plus complexe, l’étude à démontrer que la méduse éprouvait le besoin de dormir. En ce sens, elle  détient la forme de sommeil la plus ancienne recensée actuellement.

L’étude (3) a démontré que les 3 propriétés-clés du sommeil se retrouvaient chez la méduse : baisse d’activité significative et réversible, réduction de la réactivité face à un stimuli et baisse de tonicité lors privation de sommeil. En outre, la méduse réagit à la mélatonine, l’hormone dite du sommeil.

Mieux, la méduse présente de véritables cycles de sommeil avec une baisse de leur activité pulsatile d’un tiers environ.

 


 Qui dort, dîne…

Que signifie ce dicton populaire ? Une bonne nuit de sommeil serait-elle comparable en terme physiologique à un bon repas ? On retrouve même ce conseil dans des articles très sérieux sur des régimes. Autrement dit : le sommeil = un repas.

En réalité, cela remonte à une coutume hôtelière du XVIIIème siècle. A l’époque, l’aubergiste obligeait le voyageur qui dormait sur place à y consommer également le repas du soir.

Donc « Qui dort dine », était tout simplement l’écriteau à l’attention de la clientèle des auberges de l’époque.


1 – Etude de l’Institut de technologie de Californie (Caltech), mais aussi de l’Université de Wisconsin
2 – Neuroscientifiques à l’Université de Lausanne, propos rapportés par Science & Vie N° 1204, janvier 2018, p61
3 –  Ravi Nath, Généticien moléculaire, Michael Brahms, Claire Bedbrook


A visionner pour mieux comprendre le sommeil :

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Les tout premiers animaux

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Posté par fabrice
 

- 600 millions d’années

carnaval_des_animaux_poissons

Dur-dur pour les mous

Il y a à peine 600 millions d’années le carnaval des animaux peut vraiment commencer. La vie s’en donne à cœur joie pour tester de nombreux prototypes. Le concours Lépine des premiers vrais animaux. Innovant mais sans issue ! Voyons à quoi ressemblaient ces étonnantes bestioles aux pieds marins.

Jusqu’à présent, les représentants de la vie n’ont pas vraiment fière allure : ils ne sont qu’un agrégat de cellules évoluant entre deux eaux, dans les océans. Cela se résume à différentes variétés d’algues multicolores, dont les plus célèbres sont les algues rouges, apparues il y a 800 millions d’années. Elles descendent des premiers organismes multicellulaires datés d’1 milliard 500 millions d’années environ.

La faune de Doushantuo

Il y a 600 millions d’années apparaissent les plus anciens animaux connus. Il s’agit d’éponges et de cnidaires qui regroupent des anémones de mer, des coraux ou autres méduses. Cette faune est répertoriée sous le terme de Doushantuo (Chine), nom du lieu où le gisement a été découvert (-600 à -570 millions d’années).

L’étonnante faune d’Ediacara

Cette faune précède de quelques millions d’années une autre apparition aussi improbable qu’étrange et beaucoup plus célèbre : La faune d’Ediacara[1], considérée récemment comme les prototypes des animaux sur Terre. Elle rassemble des animaux peu sophistiqués,ne ressemblent à rien de connu, à tel point que certains scientifiques considèrent que l’évolution a testé là une voie sans issue, une expérience qui aurait échoué. Une chose est sûre, on ne constatera aucun lien avec les grands embranchements actuels.

Reconstitution de la Faune d'Ediacara

Reconstitution de la Faune d’Ediacara

Ces drôles de bestioles, en forme de disque ou de frondes, ont le pied marin. Elles vivent exclusivement dans l’eau (à cette époque et pour longtemps encore, hors de l’eau : point de salut). Elles ont, pour certaines, la silhouette d’un bibendum dégonflé auquel on aurait retiré les membres et la tête. Ils sont dotés de corps mou, ressemblent pour la plupart à des crêpes plates ou à des matelas pneumatiques, dont certains font près d’un mètre.

Aux côtés de ces grands « animaux pneumatiques », on peut également distinguer d’autres, tout aussi étranges, comme des sortes de plumes fixées au fond marin par un crampon et qui se balancent au grès des courants. Comme pour leur faire la cour, on assiste à des ballets d’organismes vaporeux, telles des méduses, d’un mètre de diamètre.

Hélas tout ce petit monde, plutôt bon enfant, ne survivra pas à l’extinction qui les attend vers les 544 millions d’années.


1 – Faune découverte en Australie dans les monts d’Ediacara d’où son nom, même si l’on sait qu’elle était répartie sur l’ensemble du globe.


A voir et à lire pour aller plus loin :

Les tout premiers regards

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Posté par fabrice
 

- 543 millions d’années

trilobite_pano

Un certain regard

Jusqu’ici, la planète vivait à l’abri des regards. La vie était en effet aveugle, une cécité qui dure depuis plus de 3 milliards d’années, si l’on remonte aux balbutiements de la vie.

Et là, grand chamboulement : les premiers vrais yeux voient le jour. Il va falloir maintenant compter avec le regard d’autrui.

trilobitesCe sont les trilobites –animaux marins plats et de petites tailles ayant disparu, il y a 250 millions d’années- qui vont bénéficier les premiers de cette avancée de Dame nature.

Et qu’auraient vu ces premiers yeux, si leur performance eut été comparable à celle d’aujourd’hui et s’ils n’étaient cantonnés à la baignade ?

Des terres rocailleuses, encore vierges de toute végétation et de traces animales, des côtes dénudées, léchées par des eaux tièdes et limpides. Et dans ces eaux, les rares survivants de la Faune d’Ediacara qui vient de subir, il y a moins d’un million d’années (-544 millions d’années), une extinction massive. Et aussi, probablement, les premières tentatives de squelette, à l’échelle du millimètre.

A partir de ce moment, on pourrait presque dire que la nature va avoir les yeux plus grands que le ventre, tant les tentatives et les variétés d’yeux seront nombreuses.

En moins de 400 000 générations, soit un demi-million d’années, on va passer des premières ébauches[1] à l’œil de poisson. De fait, la vue procure un tel avantage sélectif qu’elle s’étend rapidement aux espèces.

D’une certaine façon, l’évolution impose sa vision.


1 – Couches de cellules photosensibles prises en sandwich entre une couche de protéines transparentes et un pigment sombre (Science & Vie – Décembre 2005).


A voir et à lire pour aller plus loin :

Notre tout, tout premier ancêtre !

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Posté par fabrice
 

- 540 millions d’années

pano

Bouche bée !

 Un curieux animal en forme de minuscule sac doté d’un « grand » orifice servant à la fois de bouche et d’anus pourrait bien prétendre à être notre tout premier ancêtre. Loin d’être né de la première pluie, « pépé » aurait vu le jour il y a plus de 500 millions d’années. Retour sur une histoire de famille.

Difficile de trouver un air de famille, pourtant ce minuscule animal d’1 millimètre environ en forme de sac  (ci-dessous) pourrait bien figurer en tête de notre arbre généalogique. Son nom ? Saccorhytus (1). Son âge ? : 540 millions d’années environ, ce qui correspond au début du Cambrien.

Pour la bonne bouche !

Saccorhytus

reconstitution d’après le fossile

Sa particularité  : une très grande bouche, faisant également office d’anus, qui ouvre sur une cavité devant servir de piège à nourriture.  En complément de ce « trou béant », on observe, le long du corps, 8 petites ouvertures coniques en forme de petits volcans servant probablement à évacuer l’eau.

Il s’agirait de l’ancêtre commun aux étoiles de mer et aux humains et donc aux vertébrés, « le plus vieil ancêtre préhistorique des humains » comme le qualifie Simon Conway Morris (2) de l’Université de Cambridge (Royaume-Uni).

Attention, Saccorhytus serait aussi l’ancêtre commun à toute une ribambelle d’espèces car le groupe auquel appartiendrait notre animal deuterostome) est très varié. Il rassemble des organismes aussi différents que les étoiles de mer, les vers marins ou les oursins. Bref, des cousins dont on ne se sent pas spécialement proche. Mais c’est ça la famille !

Une complexité étonnante pour l’époque

Que pouvait bien faire cette étrange créature de sa sainte journée ? Elle vivait probablement dans le sable au fond de l’eau et se nourrissait, à travers de sa grande bouche, de tout ce qui passait à proximité, micro-organismes et petits animaux.  Les chercheurs soupçonnent ses 8 orifices coniques d’être les précurseurs des branchies, voir de notre bouche.

Dépourvu d’anus propre mais sans doute pas d’organes sensoriels même si aucun œil primitif n’a été détecté, bien que l’époque corresponde à l’apparition des tout premiers yeux.

Malgré ses airs peu engageants, les scientifiques estiment que Saccorphytus présente « un niveau remarquable de complexité organique à un stade aussi précoce de l’évolution animale ».

Alors, ému d’avoir retrouvé les traces de notre lointain aïeul  ?


Etes-vous plutôt protostomien ou deutérostomien ?

Chez les animaux autres que les éponges et les méduses,  il y a 2 écoles : les protostomiens ou les deutérostomiens.

Phylo_deuteroDès l’embryon, on constate la différence : quand il ressemble à un petit sac dont l’unique orifice (le blastopore) devient soit la bouche (chez les protostomiens, littéralement « bouche en premier »), soit l’anus (chez les deutérostomiens, « bouche en second »).
Les mollusques, les arthropodes et les vers de terre (entre autres) sont des protostomiens, tandis que les vertébrés, les échinodermes (oursins, étoiles de mer et holothuries) sont des deutérostomiens, contraints de bricoler la bouche avec une autre perforation.

Ces deux grandes familles se sont séparées, il y a plus de 480 millions d’années.


1- Fossile découvert en Chine, dans la province de Shaanxi
2 – Simon Conway Morris de l’Université de Cambridge est co-auteur de cette étude publiée le 30 janvier 2017 dans la revue Nature.


A visionner pour mieux comprendre :