Un poisson peut vivre sans une seule goutte de sang rouge. C’est le cas des Channichthyidae, une famille de poissons de l’océan Austral qui constitue, à ce jour, les seuls vertébrés dont le sang est incolore car il ne contient pas d’hémoglobine assurant le transport de l’oxygène. Leur plasma, presque transparent, ressemble davantage à de l’eau claire qu’au liquide rouge et visqueux qui circule dans nos propres veines. Longtemps considérée comme une curiosité inexplicable, cette absence totale d’hémoglobine trouve aujourd’hui des explications solides grâce aux séquençages génomiques menés ces dernières années.

Le sang de ces poissons n’est pas simplement pâle : il est incolore, avec un aspect opalescent, en raison de la présence de protéines qui aident à maintenir le sang fonctionnel dans les eaux glaciales de l’Antarctique. Et le phénomène ne s’arrête pas au sang. Les muscles de ces poissons ne contiennent pas de myoglobine, la protéine qui leur fournirait normalement de l’oxygène. toute la chaîne classique de transport de l’oxygène, celle qu’on retrouve chez n’importe quel vertébré, du moineau au requin en passant par l’humain, a purement et simplement disparu chez ces animaux.

Sommaire

1. Une anomalie repérée dès les années 1920, comprise bien plus tard
2. Pourquoi l’oxygène circule quand même dans leurs veines
3. Un accident génétique que le froid a rendu viable

Une anomalie repérée dès les années 1920, comprise bien plus tard

L’histoire commence presque par accident. Quand le biologiste norvégien Ditlef Rustad remonta ses premiers spécimens en 1928, il crut d’abord à une anomalie. Difficile de lui en vouloir : ouvrir un poisson et découvrir des branchies crème plutôt que rouge vif, ça bouscule quelques certitudes biologiques. Les scientifiques ont ensuite confirmé, décennie après décennie, que cette absence d’hémoglobine n’était pas un accident de préparation ou une maladie, mais bien une caractéristique permanente de toute la famille des Channichthyidae, qui regroupe des poissons perciformes trouvés dans les eaux froides autour de l’Antarctique et du sud de l’Amérique du Sud, répartis en onze genres et quinze espèces.

La question qui a occupé les chercheurs pendant des décennies était simple à formuler, bien plus complexe à résoudre : comment un vertébré peut-il survivre, se reproduire et grandir sans le moindre transporteur d’oxygène dans le sang ? Un séquençage génomique complet, mené sur l’espèce Chionodraco myersi et comparé à des poissons antarctiques à sang rouge, a permis de reconstituer une partie du scénario. Les icefish présentent, en dehors de l’absence d’hémoglobine, plusieurs particularités frappantes : des vaisseaux sanguins de grand diamètre, une densité vasculaire élevée, des cellules musculaires riches en mitochondries et une architecture mitochondriale inhabituelle.

Pourquoi l’oxygène circule quand même dans leurs veines

Sans hémoglobine, pas de transport actif de l’oxygène. Ces poissons misent donc entièrement sur la physique. L’oxygène est délivré aux tissus en étant simplement dissous dans le plasma sanguin, un peu comme du gaz dissous dans une boisson gazeuse laissée au frigo. Et c’est justement là que le froid antarctique devient un allié plutôt qu’un obstacle : l’eau glacée retient beaucoup plus d’oxygène dissous que l’eau tempérée. À ces températures extrêmement basses, davantage d’oxygène se dissout dans l’eau qu’à des températures plus élevées, ce qui compense partiellement l’absence de transporteur biologique.

Ce mécanisme reste toutefois insuffisant à lui seul. Les icefish ont dû ajuster toute leur physiologie autour de cette contrainte. Leur débit sanguin et leur volume sanguin sont accrus, ce qui permet d’assurer la respiration de l’animal. Un cœur proportionnellement plus gros, des vaisseaux plus larges, un sang plus fluide qui circule plus vite : tout est calibré pour compenser l’absence du principal transporteur d’oxygène chez les vertébrés. Ces poissons ont en plus un métabolisme anormalement bas, ce qui réduit leurs besoins en oxygène. Moins de besoins, plus de débit : l’équation finit par tenir.

Un accident génétique que le froid a rendu viable

Le plus surprenant n’est peut-être pas la manière dont ces poissons compensent l’absence d’hémoglobine, mais la façon dont cette absence est apparue. Les analyses génomiques comparatives pointent vers une explication presque contre-intuitive : la perte des gènes de l’hémoglobine ressemble à un coup de dé favorable plutôt qu’à une adaptation programmée. Quand les biologistes ont découvert le sang clair des icefish dans les années 1950, ils ont d’abord supposé qu’il s’agissait d’une adaptation au froid. Des travaux ultérieurs ont plutôt suggéré que la perte des gènes de l’hémoglobine relevait d’un heureux accident : dans la plupart des environnements, cette mutation aurait été fatale. Mais parce que les eaux glaciales antarctiques contiennent plus d’oxygène dissous que les eaux plus chaudes, et parce que les ancêtres des icefish possédaient probablement déjà certaines adaptations au froid, les poissons ont survécu.

Cette hypothèse rejoint celle formulée dès les années 1950 par le biologiste norvégien qui a le premier caractérisé le sang de ces poissons. Ce qui serait délétère chez des poissons vivant à haute température peut devenir neutre sur le plan sélectif, voire simplement non létal, à basse température. En clair, la mutation qui a désactivé les gènes de l’hémoglobine n’a pas été sélectionnée pour ses avantages : elle a juste eu la chance de ne pas être punie par un environnement particulièrement clément en oxygène. Une fois la population survivante installée, l’évolution a ensuite peaufiné tout le reste, cœur agrandi, vaisseaux dilatés, mitochondries reconfigurées, pour transformer un défaut de naissance en mode de vie viable pendant des millions d’années.

Reste une inconnue qui inquiète davantage les biologistes que les poissons eux-mêmes : cette adaptation repose entièrement sur une eau froide et riche en oxygène dissous. Si le réchauffement des eaux de l’océan Austral se poursuit, la marge de survie de ces poissons sans plan B respiratoire pourrait fondre bien plus vite que la banquise elle-même.

Sources : media24.fr | aquabase.org