Deux stratégies de reproduction très différentes
Physarum polycephalum alterne entre deux modes de reproduction selon les conditions environnementales. Ces deux stratégies sont complémentaires et lui permettent à la fois de se multiplier rapidement quand les conditions sont bonnes, et de produire une descendance génétiquement diversifiée quand les ressources se raréfient.
La reproduction asexuée : simple et rapide
En conditions favorables (nourriture abondante, bonne humidité, température stable), le blob se reproduit principalement de façon asexuée. La méthode est d'une simplicité déconcertante : si un morceau de blob est séparé du reste, il continue de vivre et de se développer de façon totalement autonome.
Ce phénomène s'explique par la nature même du blob : puisqu'il n'est qu'une seule cellule géante sans organes spécialisés, chaque fragment contient tout ce qui est nécessaire pour vivre. Il suffit qu'un fragment contienne quelques noyaux et une portion de cytoplasme pour qu'un nouvel individu viable soit constitué.
En pratique
C'est ce phénomène qui permet de partager des blobs facilement : on découpe simplement un morceau et on l'installe dans un nouveau contenant. Certains laboratoires maintiennent des souches de blobs inchangées depuis des décennies en les nourrissant régulièrement et en prélevant des portions pour de nouvelles cultures.
La fusion : l'inverse de la division
Le blob peut aussi faire l'inverse : deux blobs distincts peuvent fusionner en un seul organisme lorsqu'ils se rencontrent. Cette fusion est quasi-systématique si les deux individus sont génétiquement compatibles. En quelques heures, leurs réseaux veineux se connectent et leurs cytoplasmes se mélangent, formant un organisme plus grand.
Cette capacité de fusion a des conséquences fascinantes : la mémoire et les "connaissances" d'un blob (par exemple, une habituation à une substance répulsive) peuvent se transmettre à l'autre blob lors de la fusion, via les molécules qui circulent dans le cytoplasme partagé.
La reproduction sexuée : sporulation et 720 types sexuels
Quand les conditions se dégradent (manque de nourriture, sécheresse, température extrême), le blob peut entrer en phase de reproduction sexuée par sporulation. Le processus est spectaculaire :
Formation des sporanges
Le plasmode (blob actif) cesse de se déplacer et se transforme progressivement en structures dressées de couleur brun foncé, appelées sporanges. Chaque sporange est une petite capsule portée sur un pied.
Méiose et formation des spores
À l'intérieur des sporanges, les noyaux subissent la méiose (division cellulaire réductrice), réduisant le nombre de chromosomes de moitié. Des spores microscopiques (4 à 10 micromètres de diamètre) se forment.
Dispersion des spores
Les sporanges mûrs s'ouvrent et libèrent des milliers de spores dans l'air. Ces spores sont extrêmement légères et peuvent parcourir de longues distances portées par le vent ou les insectes.
Germination et fusion
Chaque spore germe en libérant une ou deux cellules mobiles appelées myxamoebas (ou swarm cells en phase humide). Ces myxamoebas doivent trouver une autre myxamoeba d'un type sexuel compatible pour fusionner et former un nouveau plasmode.
Les 720 types sexuels : pourquoi autant ?
C'est l'aspect le plus frappant de la reproduction du blob. Alors que la quasi-totalité des organismes complexes n'ont que deux sexes, Physarum polycephalum possède plus de 720 types sexuels décrits, tous contrôlés par un unique gène appelé matA.
Ce gène présente de très nombreuses variantes (allèles), et la règle de compatibilité est simple : deux individus peuvent fusionner si et seulement si leurs allèles du gène matA sont différents. Avec 720 allèles différents, un individu donné est compatible avec environ 98,6% des autres individus de l'espèce qu'il rencontre, contre 50% dans un système à deux sexes.
| Système reproducteur | Nombre de types sexuels | Probabilité de compatibilité avec un individu aléatoire |
|---|---|---|
| Humains (et la plupart des animaux) | 2 (mâle/femelle) | ~50% |
| Certains champignons (Schizophyllum commune) | Plus de 23 000 | >99,9% |
| Physarum polycephalum (le blob) | Plus de 720 | ~98,6% |
| Ciliés (Tetrahymena) | 7 | ~85% |
Source
Bloomfield G. (2011). "Sex determination: why so many ways of doing it?" PLOS Biology, 9(2): e1001040. Les types sexuels de Physarum polycephalum ont été étudiés en détail par Collins O.R. depuis les années 1960, et les résultats publiés dans plusieurs articles de Mycologia entre 1960 et 1980. La revue la plus récente du sujet est dans Genetics (2019).
Pourquoi autant de types sexuels évolutivement ?
D'un point de vue évolutif, maximiser le nombre de partenaires compatibles présente des avantages clairs :
- Maximiser les rencontres fertiles : dans un environnement où les individus se rencontrent rarement, avoir une compatibilité quasi-universelle augmente les chances de se reproduire à chaque rencontre.
- Éviter la consanguinité : le système garantit que deux individus issus de la même division asexuée (donc génétiquement identiques) ne peuvent généralement pas fusionner sexuellement, évitant les problèmes de consanguinité.
- Favoriser la diversité génétique : plus de croisements possibles = plus de brassage génétique = meilleure adaptation à long terme.
Le cycle de vie complet
En résumé, le cycle de vie de Physarum polycephalum comprend :
- Spore (dormante, résistante) → germination en myxamoeba
- Myxamoeba (unicellulaire, mobile, haploïde) → fusion avec une myxamoeba compatible
- Zygote (diploïde) → premières divisions sans cytocinèse → formation du plasmode
- Plasmode (blob actif, plurinucléé) → croissance, alimentation, déplacement
- Si conditions défavorables → formation des sporanges → méiose → retour aux spores