Comment des limaces de mer boostent leur reproduction grâce à l’énergie solaire

Certaines limaces de mer sont capables de voler des cellules spécialisées encore actives, les chloroplastes, dans leur source de nourriture telle que les algues pour effectuer leur photosynthèse.

Le phénomène, connu, s’appelle la kleptoplastie. Il permet en l’occurrence aux petits mollusques sacoglosses Elysia timida (Elysies timides) couramment appelées limaces de mer, de booster leur reproduction grâce à l’énergie lumineuse via la photosynthèse.

La démonstration expérimentale de ce phénomène, menée et aboutie de plusieurs instituts de recherches européens dont Aveiro, Grenoble, Concarneau, Nantes, Copenhague, et Lausanne (UNIL et EPFL), vient d’être mise en évidence par la revue Nature. L’étude vient aussi confirmer la pertinence biologique de l’association symbiotique remarquable entre un métazoaire (animal) et ce chloroplaste séquestré aux algues.

Elysia timida (© Vojcekolevski | Dreamstime.com)

Le chloroplaste ainsi volé est lentement digéré par la limace sans être altéré, ce qui permet à cette dernière de maintenir à court terme une condition physique optimale. Jusqu’à aujourd’hui, ce processus unique de subtilisation de chloroplastes était largement reconnu chez les organismes marins eucaryotes unicellulaires tels que les foraminifères, les dinoflagellés et les ciliés, mais moins bien compris chez les limaces de mer. Un groupe de recherche de l’université d’Aveiro au Portugal, dirigé par Sónia Cruz, avait toutefois démontré que ce vol de chloroplastes pouvait avoir des répercussions sur le système reproductif des limaces de mer de type Elysia viridis. 

Ces derniers résultats prometteurs ont ainsi déclenché une étude plus approfondie par des chercheuses et chercheurs de plusieurs universités, dont l’UNIL et l’EPFL. L’étude a démontré que l’espèce Elysia timida – une limace de mer hermaphrodite – possédant donc des organes mâles et femelles – produit plus d’œufs en présence de lumière que dans l’obscurité. Le phénomène étudié est donc une réponse à cette réalité. C’est grâce au marquage isotopique en carbone 13 et azote 15 (¹³C-bicarbonate, ¹⁵N-ammonium) qu’il a été possible de prouver le bon fonctionnement de l’appareil photosynthétique dérobé dans les algues. En effet, l’imagerie des éléments chimiques et isotopiques à très haute résolution (NanoSIMS) effectuée par le Prof. Anders Meibom et ses collaborateurs, dont le Dr Stéphane Escrig dans le Laboratoire de géochimie biologique de l’EPFL, a montré que seules les molécules des individus incubés à la lumière étaient marquées de manière forte et homogène au ¹³C et ¹⁵N. C’est précisément dans le tube digestif contenant les chloroplastes que ce marquage isotopique est initialement le plus intense, suivi par une rapide translocation et accumulation des produits dérivés de la photosynthèse vers les organes reproducteurs qui, eux ne contiennent pas de chloroplastes.

L’apport décisif du Dr Jorge Spangenberg de l’Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST) de l’Université de Lausanne par ses analyses isotopiques des composés (CSIA) sur les différents tissus et œufs pondus par les limaces de mer, a permis de suivre l’incorporation du carbone 13 au niveau moléculaire. En effet, les chloroplastes ingérés par les limaces de mer produisent des molécules qu’elles utilisent ensuite pour la fabrication des acides gras polyinsaturés favorisant leur reproduction.

Cette étude menée en collaboration entre différents instituts de recherche européens apporte les premières preuves expérimentales solides du rôle de la photosynthèse dans les capacités de reproduction des limaces de mer porteuse de chloroplastes volés. Cette découverte a fait l’objet d’une publication dans The Royal Society Proceedings B (Cartaxana, P. et al. Proc. R. Soc. B.) et mise en évidence dans la revue Nature.