Les animaux dépendent d’une source d’oxygène environnemental pour produire de l’énergie dans leurs cellules. Ils utilisent les poumons, les branchies et la peau pour absorber l’oxygène nécessaire dans leur circulation sanguine. De là, il est transporté dans les vaisseaux sanguins autour du corps et acheminé vers les cellules et les organes qui en ont besoin.
Ce n’est pas le cas des plantes. Les plantes ont également besoin d’oxygène pour produire de l’énergie dans leurs cellules, mais elles fabriquent la leur. Le processus de photosynthèse, qui consiste à fabriquer des aliments à partir de l’eau, du dioxyde de carbone et de l’énergie solaire, produit de l’oxygène comme sous-produit. Si les animaux pouvaient photosynthétiser, ils ne dépendraient pas de l’apport d’oxygène provenant de l’environnement mais pourraient simplement exploiter l’énergie produite par le processus photosynthétique.
En fait, il existe plusieurs exemples d’animaux qui hébergent des colonies vivantes de cellules photosynthétiques dans leur corps. Dans la nature, les cellules photosynthétiques sous forme d’algues unicellulaires vivent harmonieusement dans les éponges, les coraux et les anémones, leur fournissant de l’oxygène et parfois des nutriments.
Le professeur Hans Straka, neurobiologiste à l’Université Ludwig-Maximilians de Munich, étudiait la consommation d’oxygène dans le cerveau des têtards lorsqu’une conversation fortuite avec un botaniste à l’heure du déjeuner l’a amené à se demander s’il pouvait exploiter le pouvoir de la photosynthèse pour fournir de l’oxygène au cerveau. de têtards. En principe, il ne voyait pas pourquoi une telle relation symbiotique ne fonctionnerait pas, étant donné que les têtards sont en grande partie translucides et que la lumière pourrait les pénétrer et fournir de l’énergie pour la photosynthèse.
Pour tester cela, lui et une équipe de chercheurs du LMU en Allemagne ont injecté des algues vertes unicellulaires (Chlamydomonas renhardtii) ou des cyanobactéries (Synéchocystite) dans le cœur de Xénope laevis têtards. Le rythme cardiaque pompait ensuite les algues à travers les vaisseaux sanguins du têtard jusqu’à ce que les cellules d’algues atteignent le cerveau. Lorsque la lumière a été projetée sur le têtard, non seulement l’animal est devenu vert vif, mais les espèces d’algues ont commencé à produire de l’oxygène en quantités importantes.
Straka et l’équipe souhaitaient déterminer si la quantité d’oxygène produite de cette manière était suffisante pour raviver les cellules nerveuses privées d’oxygène dans le cerveau du têtard. Ils ont placé le têtard dans un bain-marie contenant des nutriments essentiels au fonctionnement des cellules, mais ils ont progressivement éliminé l’oxygène de l’eau jusqu’à ce que les cellules cérébrales cessent d’envoyer des impulsions nerveuses.
Lorsqu’ils illuminaient la tête du têtard, déclenchant ainsi l’activité photosynthétique des cellules d’algues introduites dans son cerveau, les nerfs redevenaient actifs en 15 à 20 minutes. Les nerfs réanimés ont également fonctionné aussi bien, voire mieux, qu’avant l’épuisement de l’oxygène.
« Les algues produisaient tellement d’oxygène qu’elles pourraient redonner vie aux cellules nerveuses, si vous voulez », a déclaré Straka, auteur principal de l’article de recherche publié aujourd’hui dans la revue iScience. « Pour beaucoup de gens, cela ressemble à de la science-fiction, mais après tout, c’est juste la bonne combinaison de schémas et de principes biologiques. »
« Nous avons réussi à démontrer la preuve de principe de cette méthode. C’était incroyablement fiable et robuste, et à mes yeux, c’était une belle approche », a déclaré Straka. « Travailler sur le principe ne signifie pas vraiment qu’on puisse l’appliquer à la fin, mais c’est la première étape pour initier d’autres études. »
Les chercheurs reconnaissent que l’introduction de cellules d’algues dans les vaisseaux sanguins de la plupart des organismes poserait de nombreux problèmes pratiques. La réaction immunitaire qui en résulterait et le fait que les petits vaisseaux sanguins seraient bloqués par les cellules d’algues ne seraient pas les moindres. Cependant, ils pensent que leurs découvertes pourraient un jour être utiles pour traiter les symptômes du manque d’oxygène, par exemple chez les victimes d’accidents vasculaires cérébraux ou dans les environnements sous-marins ou à haute altitude.
« Il faut avoir de nouvelles idées et de nouveaux concepts à explorer ; c’est l’une des façons dont la science est dirigée », a déclaré Straka. « Si vous êtes ouvert d’esprit et réfléchissez bien, tout d’un coup, vous pouvez voir toutes les possibilités à partir d’une seule idée. »
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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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