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. Myxamoeba, plasmode, sporange : ces termes sont tous définis dans le glossaire du blob.
Les 720 types sexuels : pourquoi autant ?
C'est l'aspect le plus frappant de la reproduction du blob. Alors que la plupart des animaux n'ont que deux sexes, Physarum polycephalum possède 720 types sexuels.
Ce nombre vient de trois gènes. Le gène matA existe sous 16 versions connues (allèles), matB sous 15 et matC sous 3. Chaque cellule reproductrice porte une version de chacun, ce qui fait 16 × 15 × 3 = 720 combinaisons possibles. Deux cellules ne peuvent s'unir que si leurs combinaisons diffèrent, et c'est matA qui décide si leur union donnera un nouveau plasmode. Avec autant de combinaisons, un blob est compatible avec la quasi-totalité des partenaires qu'il rencontre.
| Organisme | Nombre de types sexuels |
|---|---|
| Humains et la plupart des animaux | 2 |
| Cilié Tetrahymena thermophila | 7 |
| Physarum polycephalum, le blob | 720 |
| Champignon Schizophyllum commune | Plus de 20 000 |
Source
Les trois gènes et leur nombre d'allèles sont présentés dans la fiche Physarum polycephalum de Wikipédia en français, qui s'appuie sur les travaux de génétique menés sur l'espèce depuis les années 1960.
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
D'où vient le chiffre de 720, et ce qu'il vaut
Le nombre est répété partout, presque jamais expliqué. Il ne provient pas d'un comptage : personne n'a isolé 720 types sexuels distincts.
Il résulte d'un calcul combinatoire. La compatibilité sexuelle chez Physarum polycephalum est contrôlée par plusieurs locus génétiques, chacun présentant un certain nombre d'allèles. Le nombre de types possibles est le produit des allèles de chaque locus. Selon les estimations retenues pour ces valeurs, on obtient plusieurs centaines de combinaisons, et 720 est le chiffre qui s'est imposé dans la littérature de vulgarisation.
Ce n'est donc ni faux ni exact : c'est un ordre de grandeur issu d'une estimation. La réalité biologique à retenir est celle-ci : les types de compatibilité se comptent en centaines, pas en deux. Le chiffre figure parmi les données à manier avec précaution listées dans la fiche d'identité.
Pourquoi autant de types de compatibilité est un avantage
Avec deux sexes, un individu ne peut se reproduire qu'avec la moitié de la population environ. Avec plusieurs centaines de types, il devient compatible avec presque tous les partenaires qu'il rencontre.
Pour un organisme qui ne se déplace que de quelques centimètres par heure et dont les spores atterrissent au hasard, la probabilité de rencontre est faible. Multiplier les compatibilités compense directement cette rareté : quand une rencontre a enfin lieu, elle a de très fortes chances d'être fertile. C'est une réponse évolutive à la dispersion, pas une curiosité.
Fusion et reproduction : deux choses différentes
La confusion est fréquente et vaut la peine d'être levée.
La fusion de deux plasmodes n'est pas une reproduction. Deux blobs compatibles qui se rencontrent se mélangent en un seul organisme, plus grand, avec la somme de leurs noyaux. Il n'y a ni fécondation, ni descendance, ni brassage génétique nouveau. C'est ce mécanisme qui permet la transmission d'un état appris.
La reproduction sexuée se produit à un tout autre stade : quand les conditions se dégradent, le plasmode forme des sporocarpes qui libèrent des spores. Chaque spore germe en une myxamibe à noyau unique, et ce sont deux myxamibes de types compatibles qui fusionnent pour former un nouveau plasmode. C'est là, et seulement là, qu'intervient le brassage génétique.
Questions fréquentes
Le blob a-t-il vraiment 720 sexes ?
Le chiffre est une estimation combinatoire calculée à partir des allèles de plusieurs locus de compatibilité, pas un comptage. Ce qu'il faut retenir est l'ordre de grandeur : des centaines de types, et non deux.
Comment le blob se reproduit-il ?
De deux façons. Par simple fragmentation, chaque morceau redevenant un individu complet. Et par voie sexuée, avec formation de sporocarpes, libération de spores, germination en myxamibes puis fusion de deux myxamibes compatibles.
Deux blobs qui fusionnent, est-ce une reproduction ?
Non. La fusion de deux plasmodes donne un seul organisme plus grand, sans descendance ni brassage génétique. La reproduction sexuée passe par le stade des spores et des myxamibes.
Quand le blob produit-il des spores ?
Quand les conditions se dégradent durablement : manque de nourriture, lumière, dessèchement progressif. C'est une réponse au stress, différente de la mise en sclérote.
Sources
- Fiche Physarum polycephalum, Wikipédia en français.
- Boisseau R. P., Vogel D., Dussutour A., Habituation in non-neural organisms, Proceedings of the Royal Society B 283 (2016).
- Vogel D., Dussutour A., Direct transfer of learned behaviour via cell fusion in non-neural organisms, Proceedings of the Royal Society B 283 (2016).