Les Siphonophores, Super-organismes individuels ou colonies clonales organisées?



L'ordre animal des Siphonophores est un embranchement des Cnidaires, vivant généralement en eaux chaudes profondes, et dont une caractéristique étonnante est d'évoluer dans leur milieu en colonies

Ces colonies forment un super-organisme particulier : si les membres partagent le même patrimoine génétique, comme c'est le cas de toutes les colonies clonales, ils se spécialisent à tel point que seuls, certains individus ne seraient plus aptes à survivre, ces cnidaires se répartissant les taches au sein de la colonie (reproduction, chasse, propulsion...). L'efficacité globale de la colonie s'en trouve par contre nettement augmentée.

Description

Ce qui fait des Siphonophores un ordre zooplanctonique scientifiquement très intéressant à étudier, c'est la spécialisation, tant morphologique que fonctionnelle, de chacun de ses membres. A une échelle bien plus complexe, les Siphonophores se présentent comme les cellules d'un animal, chacun participant d'un tout d'une façon qui lui est propre. Les membres de la colonie s'assemblent (Pour Praya Dubia, par exemple, vraisemblablement par une propriété hydrostatique) pour former une longue chaîne capable de fonctions et de comportements que des individus simples ne pourraient adopter, à tel point qu'une majorité croissante de scientifiques considère une colonie siphonophore comme un super-organisme unique. Les Siphonophores représentent un exemple unique et étonnamment avancé de colonie clonale, pouvant atteindre 40 mètres de long (130 pieds)! Ils se trouvent en quelque sorte à la frontière entre la colonie clonale et les organismes multicellulaires complexes, dont la majorité des cellules sont à la fois spécialisées et interdépendantes.
Colonie type Physonect. Img Casey Dunn

Comme d'autres hydrozoaires (la classe dont les Siphonophores font partie), certains membres de la colonie peuvent émettre de la lumière, attirant ainsi leurs proies. Par exemple, une espèce du genre Erenna, trouvée à plus de 1600 mètres de profondeur (au large des côtes de Monterey, Californie), se présente sous la forme d'une colonie allongée, d'aspect serpentin, dont plusieurs membres sont pourvus de tentacules aux cellules urticantes, certaines émettant une lumière rouge au bout du tentacule. Il s'agit d'ailleurs en soi d'une spécificité, la plupart des espèces marines capables de bioluminescence émettent une lumière verte ou bleue. Erenna est la seconde espèce connue (la première étant le poisson sans écaille Pliopterus Chirostomias) produisant une lumière à la teinte rouge. Des mouvements d'avant en arrière donnent un effet de scintillement. Cette lumière scintillante permet à la colonie d'attirer et d'emprisonner de petits animaux pour s'en nourrir.

Taxonomie et systématique

Physalia Physalis. Img : US. NOAA
En raison de l'extrême spécialisation siphonophore, les chercheurs ont longtemps pensé qu'il s'agissait d'une espèce à part. On sait désormais qu'ils ont vraisemblablement évolué à partir d'autres animaux hydrozoaires similaires à Anthomedusae ou Leptomedusae, et appartiennent donc à la sous-classe des Leptolinae. Bien qu'un super-organisme siphonophore se présente sous une forme spectaculaire, en raison de son aspect, de sa grande taille ou de la dangerosité de ses cellules urticantes, ses composants restent des organismes relativement simples et compris dans une systématique connue, regroupant des espèces tout aussi simples. Le siphonophore le plus connu est la Physalie Physalys (Physalia Physalys), parfois nommé Galère portugaise ou Vaisseau de guerre portugais. La famille Physaliidae est connue depuis longtemps, puisqu'on en doit une première taxonomie à Brandt (1835). Le genre Physalia est encore plus ancien, les premières descriptions remontant à 1801, par Jean-Baptiste Lamarck[1].


Les Physalia, colonies en quatre spécialisations

Le genre Physalia se présente sous la forme de colonies clonales comportant 4 sortes de polypes* et médusoïdes. Contrairement à la majorité des siphonophores, les physalies évoluent principalement en surface des eaux tropicales et subtropicales, on les confond alors souvent avec des méduses, éventuellement accrochées ensemble sous forme de grappe.

L'un des zooids (chaque élément de la colonie) présente une poche d'air (pneumatophore) en guise de crête, d'une couleur généralement bleue teintée d'autres couleurs de l'arc-en-ciel, qui entretient la flottabilité. Ce pneumatophore peut agir comme une sorte de voile, qui permet la propulsion de groupes de Physalia sur la mer, grâce aux vents, au courant ou à la marée. Deux espèces appartiennent au genre Physalia : la très connue Physalia Physalys, possède un grand pneupatophore de 9 à 30 centimètres de long. Au dessous, de longs tentacules particulièrement urticants, en moyenne de 10 mètres (jusqu'à 22 mètres exceptionnellement), descendent en profondeur. Physalia Utricula, beaucoup moins dangereuse (bien que de nombreux cas soit reportés en Australie de l'Est), possède un flotteur deux fois plus petit et un seul long tentacule.

De par leur mode de déplacement, ces Siphonophores peuvent parfois être emportés hors des eaux chaudes pour s'échouer, notamment sur les côtes européennes. Leur toxicité, due à leurs nématocystes (cellules venimeuses) peut perdurer des semaines, voire des mois (en milieu humide) après leur mort. La toxicité de ces tentacules urticants est d'ailleurs utilisée comme moyen de défense par une espèce de pieuvre, Tremoctopus, dont la femelle est connue pour arracher les filins empoisonnés[2] afin de s'en servir pour repousser des agresseurs.

Praya Dubia et les chondrophores

Praya Dubia est également un hydrozoaire, de la famille des Prayidae, vivant en groupe, affichant une bioluminescence bleue vive. Contrairement aux deux espèces Physalia et comme la majorité des Siphonophores, elle vit en profondeur (700 à 1000 mètres) et afficheraient des tailles records, de l'ordre 40 à 50 mètres. Chaque zooïd n'atteint qu'une taille de l'ordre de 10 cm[3]. La pression de l'eau maintient vraisemblablement son squelette hydrostatique, de telle sorte que si elle remonte à la surface, la cohésion n'est plus respectée et le groupe se disloque.
Praya Dubia peut atteindre 40 mètres de long. Img Steven Haddock. MBARI
On voit nettement sur l'image ci-dessus l'une des techniques de chasse et d'alimentation de Praya Dubia, affichant une lumière bleue pâle pour attirer les proies, tandis que les longs tentacules urticants s'étendent et forment un véritable filet de pêche.

D'autres hydrozoaires intéressants se présentent sous forme de colonies, comme la famille des Chondrophores, d'aspect plus circulaire, symétrique et moins étendu, bien que certains membres spécialisés allongent leur tentacules pour attraper leurs proies. Les Chondrophores sont en général plus petits.

Composition et Fonctionnement des colonies.

Les Siphonophores sont donc des animaux coloniaux, composés de zooids structurellement identiques (de même patrimoine génétique). Généralement, chacun est attaché à deux autres (sauf les deux du bout de la chaîne), incapable de survivre seul, et formant une longue structure en forme de serpent ou de grappe. Les zooids ne se sont pas trouvés et attachés, mais sont nés d'un zooid originel (produit d'une fécondation). Il existe deux sortes de zooids : les polypes (des polypes simples organismes, d'une autre branche cnidaire, sont par exemple les anémones de mer) et les médusoïdes (des médusoïdes solitaires sont tout simplement des méduses, là encore, un autre embranchement). D'autres animaux coloniaux, tels que les coraux, sont formés de polypes.

Spécialisation et organisation

Les Siphonophores diffèrent des autres animaux coloniaux sur deux aspects principaux : le haut degré de spécialisation et le nom moins haut degré d'organisation. Les zooids très spécialisés ont développé des fonctions abouties leur permettant de remplir leur rôles (bioluminescence pour attirer les proies, empoisonnement des proies, acheminement des proies vers les zooids dont la spécialité est la digestion...). Par exemple, les zooids permettant à la colonie de se déplacer (des médusoïdes) ne peuvent pas manger et dépendent des zooids polypes qui le peuvent, et qui eux, ne peuvent pas se déplacer.

Les zooids sont également organisés en patterns précis, commun à l'espèce entière. Un super-organisme (lorsqu'il est entièrement développé) présentera toujours la même organisation qu'un congénère, certaines séquences de zooids se répétant même au sein d'un superorganisme. Ces organisations diffèrent par contre entre espèces, c'est d'ailleurs un bon indice permettant de les différencier. Si les éléments individuels sont simples, les siphonophores en tant que super-organisme ont évolué jusqu'à une grande complexité.

Évolution vers la complexité et individualité

D'une certaine manière, l'évolution du super-organisme peut nous renseigner sur notre propre évolution : nos cellules, bien que structurellement et fonctionnellement très distinctes de chaque zooids, présentent une analogie frappante avec le super-organisme. La majorité de nos cellules ont leur propre rôle, spécialisation, toutes sont interdépendantes et forment un super-organisme. Comprendre comment l'évolution a formé des super-organismes clonaux dotés d'une organisation complexe peut dès lors nous apprendre partiellement comment des organismes multicellulaires ont pu évoluer jusqu'à un niveau de complexité tout aussi élevé, voire plus.

Les Siphonophores nous posent indirectement la question de la définition de l'individualité : doit-on considérer chaque zooid comme un individu à part entière, dans le cas du Siphonophore, ou doit-on considérer l'ensemble comme un individu? Ce passionnant débat issu de l'observation de cet exceptionnel organisme pourrait trouver une réponse si l'on se place à un autre point de vue : imaginez-vous être une bactérie, unicellulaire. De votre point de vue, l'homme est-il un agencement de cellules spécialisées, chacune individuelle? Ou est-il un tout, un individu formé à partir de l'organisation complexe de zooids cellulaires, chacun avec le même patrimoine génétique, mais avec des spécialisations? Outre sa portée philosophique, la réponse à cette question aurait des retombées plus terre-à-terre et anecdotiques : un organisme animal unique de près de 40 mètres rivaliserait avec d'autres espèces telles que la baleine, bleue, le ver Lineus Longissimus ou encore la méduse à crinière de lion, pour la place de plus grand animal de la planète.


La vidéo suivante présente une colonie siphonophore longue et de forme spiralée, dont on peut voir clairement les tentacules se mouvoir dans l'eau et descendre tel un filet jeté pour emprisonner les proies.

*Bien qu'ils ressemblent aux méduses, ou aux anémones de mer, les  éléments des siphonophores sont considérés comme appartenant à une autre branche de cnidaires.
[1] Integrative Taxonomic Information System (ITIS). J.B.  Lamarck, 1801.
[2] Everet C. J., "Tremoctopus violaceus Uses Physalia Tentacles as Weapons", dans Science, vol. 139, no 3556, 1963, p. 764-766
[3] Casey Dunn, (2005). Siphonophore.org.


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