La physique derrière la démarche lourde d’un tardigrade –

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  • Dodus et lourds, les tardigrades ont gagné le surnom d’« ours d’eau » lorsque les scientifiques ont observé pour la première fois les allures lourdes et distinctives des animaux de 0,02 pouce de long au XVIIIe siècle. Leur marche trapue, cependant, soulève la question de savoir pourquoi les tardigrades ont évolué pour marcher.

    Les animaux aussi petits et mous que les tardigrades ont rarement des pattes et ne prennent presque jamais la peine de marcher. Par exemple, des vers ronds de taille et de type de corps similaires se débattent, faisant glisser leurs formes pâteuses sur des substrats imprévisibles. Pourtant, l’ours d’eau, un micro-animal si distinct que les scientifiques ont été contraints de l’attribuer à son propre phylum, utilise huit pattes trapues pour se propulser de manière improbable à travers les sédiments marins et d’eau douce, à travers les dunes du désert et sous le sol.

    Maintenant, une nouvelle étude du PNAS analyse les démarches tardigrades et constate que les ours d’eau marchent d’une manière qui ressemble le plus à celle des insectes 500 000 fois leur taille. La découverte implique l’existence d’un ancêtre commun ou d’un avantage évolutif qui explique pourquoi l’une des créatures les plus petites et les plus spongieuses a évolué pour marcher comme des insectes plus gros et au corps dur.

    “Les tardigrades ont un moyen robuste et clair de se déplacer – ce ne sont pas ces choses maladroites qui trébuchent dans le désert ou dans les feuilles mortes”, explique Jasmine Nirody, membre du Rockefeller’s Center for Studies in Physics and Biology. “Les similitudes entre leur stratégie de locomotive et celle d’insectes et d’arthropodes beaucoup plus gros ouvrent plusieurs questions évolutives très intéressantes.”

    Coureurs lisses

    Nirody et ses collègues ont d’abord déterminé comment les ours d’eau marchent et courent. “Si vous regardez les tardigrades au microscope optique assez longtemps, vous pouvez capturer un large éventail de comportements”, explique Nirody. “Nous ne les avons pas forcés à faire quoi que ce soit. Parfois, ils étaient vraiment froids et voulaient juste se promener dans le substrat. D’autres fois, ils voyaient quelque chose qu’ils aimaient et couraient vers lui.”

    Nirody a découvert que, au plus tranquillement, les ours d’eau pèsent environ la moitié de la longueur de leur corps par seconde. À plein régime, leurs foulées sautillantes les ont portés sur deux longueurs de corps dans le même laps de temps. Mais la surprise est venue quand elle a observé comment les pieds d’un ours d’eau touchent le sol alors qu’il prend de l’élan. Contrairement aux vertébrés, qui ont des allures distinctes pour chaque vitesse – imaginez les sabots d’un cheval lors de la transition d’une marche à un galop – les tardigrades courent plus comme des insectes, se précipitant à des vitesses croissantes sans jamais changer leurs modèles de pas de base.

    “Lorsque les vertébrés passent de la marche à la course, il y a une discontinuité”, explique Nirody. “Avec les arthropodes, tous les modèles de marche existent le long du même continuum.”

    Coordination ancienne

    Pourquoi les tardigrades partagent-ils une stratégie de locomotive avec des insectes beaucoup plus gros et au corps dur ?

    Une explication possible est que les tardigrades, longtemps supposés s’intégrer parfaitement dans aucune taxonomie existante, peuvent partager des ancêtres communs – et même un circuit neuronal commun – avec des insectes tels que les mouches des fruits, les fourmis et d’autres créatures segmentées. En fait, certains scientifiques préconisent de classer les tardigrades dans le clade proposé des panarthropodes, un groupe fourre-tout qui attribuerait un espace de stockage commun aux insectes, aux crustacés, aux vers de velours et aux ours d’eau.

    Une autre possibilité est qu’il n’y a pas de lien ancestral entre les tardigrades et les arthropodes, mais que les groupes d’organismes non apparentés sont arrivés indépendamment aux mêmes stratégies de marche et de course parce qu’ils étaient avantageux sur le plan de l’évolution. La meilleure façon de naviguer sur un terrain imprévisible avec un corps microscopique est peut-être de marcher comme un ours d’eau.

    Nirody est également fasciné par les deux possibilités. “S’il existe un système neuronal ancestral qui contrôle toute la marche des panarthropodes, nous avons beaucoup à apprendre”, dit-elle. “D’un autre côté, si les arthropodes et les tardigrades convergaient indépendamment vers cette stratégie, il y aurait beaucoup à dire sur ce qui rend cette stratégie si acceptable pour les espèces dans différents environnements.”

    Au-delà des implications pour la biologie évolutive et l’étude de la locomotion animale, les résultats peuvent avoir des ramifications pour les domaines en plein essor de la robotique douce et à micro-échelle.

    En étudiant comment les petits animaux ont évolué pour se déplacer dans des environnements difficiles, les scientifiques pourraient être en mesure de concevoir des robots capables de se faufiler plus efficacement dans de petits espaces ou de fonctionner à l’échelle microscopique. “Nous ne savons pas grand-chose sur ce qui se passe aux extrêmes de la locomotion – comment faire un petit marcheur efficace, ou comment les choses au corps mou doivent bouger”, dit Nirody.

    “Les tardigrades sont un hublot important dans la locomotion à corps mou et à micro-échelle.”

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