Les scientifiques ont fait une percée cruciale dans la quête pour comprendre comment les algues vertes unicellulaires sont capables de suivre la lumière pendant qu'elles nagent.

Une équipe de chercheurs du Living Systems Institute phare de l'Université d'Exeter a découvert comment l'algue modèle Chlamydomonas est apparemment capable de scanner l'environnement en tournant constamment autour de son propre axe corporel dans un mouvement de tire-bouchon. Cela l'aide à répondre à la lumière, dont il a besoin pour la photosynthèse.

La petite algue, que l'on trouve en abondance dans les étangs d'eau douce du monde entier, nage en battant ses deux flagelles, structures ressemblant à des cheveux qui adoptent un mouvement semblable à un fouet pour déplacer la cellule. Ces flagelles battent à peu près de la même manière que les cils du système respiratoire humain.

Les cellules de Chlamydomonas sont capables de détecter la lumière à travers une tache oculaire rouge et peuvent y réagir, connu sous le nom de phototaxie. La cellule tourne régulièrement au fur et à mesure qu'elle se propulse vers l'avant à l'aide d'une sorte de brasse, à un rythme d'environ une à deux fois par seconde, pour que son œil unique puisse balayer l'environnement local.

Cependant, le mécanisme complexe qui permet à l'algue de réaliser cette nage hélicoïdale n'était pas clair auparavant.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont d'abord réalisé des expériences qui ont révélé que les deux flagelles battaient en fait dans des plans légèrement obliques l'un de l'autre.

Puis, créer un modèle informatique sophistiqué de Chlamydomonas, ils ont pu simuler le mouvement des flagelles et reproduire le comportement de nage observé.

Les chercheurs ont découvert que les flagelles étaient capables de déplacer les Chlamydomonas dans le sens des aiguilles d'une montre à chaque coup de puissance, puis dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur la nage inversée, comme un nageur se balance d'avant en arrière lorsqu'il passe d'un bras à l'autre. Sauf qu'ici la cellule ne ressent aucune inertie.

Par ailleurs, ils ont également déduit comment simplement en exerçant des forces légèrement différentes sur les deux flagelles, l'algue peut même diriger, plutôt que de simplement se déplacer en ligne droite.

Les chercheurs ont pu montrer qu'en ajoutant une influence supplémentaire, comme la lumière, l'algue peut naviguer à gauche ou à droite en sachant quel flagelle caresser plus fort que l'autre.

Dr Kirsty Wan, qui a dirigé l'étude a déclaré:"La question de savoir comment une cellule prend ce type de décisions précises peut être une question de vie ou de mort. C'est un exploit tout à fait remarquable de la physique et de la biologie, qu'une seule cellule sans système nerveux à proprement parler est capable de faire cela... C'est un mystère séculaire que mon groupe travaille actuellement dur pour résoudre. "

Pour l'étude, les chercheurs ont pu tester divers scénarios pour déterminer quelles variables influençaient la trajectoire. Leur étude a montré qu'en faisant varier différents paramètres, comme si un flagelle est légèrement plus fort qu'un autre, le plan d'inclinaison des flagelles ou son rythme, les algues peuvent manipuler leur propre mouvement.

Le membre de l'équipe, le Dr Dario Cortese, a ajouté :« La concordance de notre modèle avec les expériences est vraiment surprenante, que nous pouvions capturer efficacement le battement 3-D complexe des flagelles avec un mouvement très simple d'une perle tournant en rond."