Ver de Roscoff : ver ou algue ?

Des trainées vert foncé formant des festons et de grandes plaques au milieu de la plage de sable dégoulinante d’eau ruisselante à marée basse : telle est la signature facile à repérer d’une créature surprenante, méconnue, et pourtant bien présente sur une partie du littoral atlantique (la moitié nord-ouest surtout) : le ver de Roscoff (du nom de la station biologique de Roscoff où il fut décrit pour la première fois), une espèce minuscule qui n’existe que sur une partie du littoral atlantique jusqu’aux îles anglaises de la Manche au nord et au Portugal au sud. Etrange animal à plus d’un titre à la fois, entre autres, par ses mœurs grégaires puisqu’il vit en colonies de millions d’individus mais surtout par sa couleur verte surprenante pour un animal. Quels sont les secrets de ce ver que vous avez peut être déjà croisé sans même que l’idée que ce puisse être un animal vous ait effleuré !

Planaire ?

Quand on se penche de très près sur ces fameuses traînées vertes, on distingue effectivement des petites bêtes allongées en mouvement continuel dans la fine pellicule d’eau de un millimètre d’épaisseur qui ruisselle sur le sable. Il s’agit d’animaux non segmentés (sans anneaux ), aplatis de 2 à 4mm mais pouvant atteindre 7mm selon leur degré d’étirement. La fameuse teinte vert foncé à vert pomme frappe d’autant plus qu’ils sont transparents. Leur anatomie est des plus simples : pas de tube digestif, ni bouche ni pharynx ; pas de cavité générale interne (le coelome) ; un épiderme couvert de cils qui permettent les déplacements ; un point blanc vers l’avant, le statocyste organe qui renseigne le ver sur sa position en 3D et de chaque côté deux ocelles bruns, des organes sensibles à la lumière. On les rapprochait classiquement du groupe des planaires, des vers aplatis présents dans nombre de milieux aquatiques mais en fait il s’agit d’animaux complètement différents, considérablement éloignés des « vers plats » (Plathelminthes) et très proches des … Chordés ; les Acoelomorphes ! Autrement dit, ces animaux sont bien plus proches de nous, Vertébrés que des Vers plats classiques !

On l’a décrit initialement sous le nom de genre de Convoluta , dérivé du latin convolvere pour s’enrouler ensemble : ce mot renvoie à la fois à la forme « enroulée » mais aussi au fait que ces animaux vivent en groupes denses, comme « enroulés ensemble ». Effectivement, ce ver vit en colonies (les trainées vertes si visibles) comptant des millions d’individus ; sur le littoral des îles anglaises, on a mesuré une densité moyenne de 900 000 individus au mètre carré !

Estran

Ce ver développe ses colonies sur l’estran sableux ou graveleux des vastes plages en pente, i.e. la zone comprise entre les hautes et les basses marées et régulièrement découverte et recouverte. Là, il s’installe en général vers le milieu de la plage soumis à marée basse à des écoulements d’eau qui ressort du sable sous forme d’une pellicule fine qui ruisselle (donnant de loin un effet de miroir au soleil). Les colonies les plus denses recherchent les zones de ruissellement bien couvertes : les mini rigoles creusées dans le sable, la base surcreusée de galets enfoncés dans le sable ou des petits décrochements dans la pente. Il reste assez indifférent à la taille des grains pourvu qu’ils soient supérieurs à une taille minimale de 120 micromètres ; en dessous, la compacité du sable humide (absence d’interstices suffisants) interdirait l’enfouissement de ces vers.

En effet, les colonies de ces vers passent une bonne partie de leur temps cachées sous le sable à faible profondeur (quelques millimètres). Elles ne sortent en surface que deux heures après que la marée descendante ait découvert leur habitat et deux heures avant la remontée de la marée, elles se cachent de nouveau. Sans cet enfouissement, ces vers fragiles et minuscules seraient emportés par le flux et le reflux. De même, si l’on piétine le sable où ils se trouvent, ils s’enfouissent très vite et disparaissent de la surface ; autant dire qu’en été, cela leur arrive plus d’une fois sur les plages fréquentées !

Chlorophylle

Venons en maintenant à cette curieuse coloration vert foncé qui fait prendre ces colonies pour des trainées d’algues vertes microscopiques comme celles qui se développent sur les parois des aquariums par exemple. La comparaison n’est pas fortuite : le ver de Roscoff héberge en effet sous son épiderme, entre ses cellules (c’est un être pluricellulaire), des algues vertes unicellulaires appartenant à une espèce précise (au moins sur une partie de son aire) : Tetraselmis convolutae appartenant au groupe des Prasinophytes un petit groupes d’algues microscopiques très présentes dans le plancton marin et qui compte plusieurs espèces vivant ainsi en symbiose avec d’autres organismes. Chaque ver contient 20 à 70 000 de ces algues d’où l’intensité de la couleur verte.

Cette algue existe par ailleurs à l’état libre sous une forme planctonique classique avec quatre flagelles. Les jeunes vers (voir la reproduction plus loin) naissent blanchâtres sans aucune algue dans leur corps ; ils se nourrissent justement d’algues planctoniques et quand ils ingèrent (ils possèdent encore une bouche à ce stade) l’espèce citée, ils l’incorporent dans leur organisme. L’algue subit alors de profonds changements : elle perd d’abord ses quatre flagelles qui lui servaient à nager puis sa paroi ou thèque ; elle prend alors une forme très irrégulière avec des prolongements en forme de doigts qui s’insinuent entre les cellules superficielles du ver. Il s’agit donc d’une association très étroite, ultra-intime entre deux organismes non apparentés (un ver et une algue).

A priori, T. convolutae serait la seule algue associée au ver de Roscoff ; cependant, compte tenu de la difficulté à identifier ces algues au niveau spécifique, il n’est pas exclu que d’autres espèces proches puissent aussi être incorporées comme on a pu le constater expérimentalement en laboratoire. On sait aussi que cette algue n’est pas présente partout dans l’aire potentielle de répartition du ver de Roscoff.

Symbiose

Si les jeunes vers ne réussissent pas à incorporer cette algue, ils meurent au bout de deux semaines ; le ver ne peut pas vivre sans l’algue. Compte tenu du caractère très intime de cette relation, on parle donc d’endosymbiose (endo pour interne et sym pour ensemble). Mais attention, le mot symbiose au sens scientifique ne traduit que la relation très étroite entre ces deux êtres mais ne dit rien sur les avantages et inconvénients éventuels associés à cette association (voir la chronique sur les mutualismes).

Qu’en est-il donc des liens qui unissent ces deux êtres ? On a pu montrer que 37 à 58% du carbone fixé par l’algue (dioxyde de carbone capturé au cours de la photosynthèse avec la chlorophylle verte) passe vers les cellules du ver. L’algue fabrique des sucres dont du mannitol mais elle semble le conserver ; elle transmet en fait des acides aminés et des acides gras synthétisés au ver. Les vers dépourvus de leurs algues en laboratoire se montrent incapables de fabriquer des stérols et des acides gras. L’algue nourrit donc littéralement le ver sans laquelle il ne pourrait survivre faute notamment de bouche et de tube digestif. Ces vers (avec leurs algues) peuvent ainsi survivre en situation d’élevage sans aucun apport extérieur de matière organique à la manière d’une … plante verte ! Il est possible aussi que le ver récupère une partie de l’oxygène produit par l’algue lors de la photosynthèse mais cet apport ne serait pas essentiel dans le milieu de vie habituel.

Quant à l’algue, on sait déjà qu’elle peut parfaitement vivre à l’état libre (voir ci-dessus) ; tire t’elle des avantages de cette association ? On a évoqué le recyclage possible des déchets azotés du ver sur la base d’une observation de laboratoire : des vers dépourvus de leur algue accumulent de grandes quantités d’acide urique. Mais on n’a aucune preuve du passage de ce déchet vers l’algue et de plus, dans ce milieu, il n’a a pas a priori de manque d’azote potentiel car les eaux de ruissellement transportent beaucoup d’azote minéral et la décomposition bactérienne des déchets dans le sable en libère suffisamment.

L’algue tire peut être une certaine forme de protection (voir paragraphe suivant) mais aucun flux de nutriments n’a pu être montré en sa faveur. On peut donc penser que cette symbiose n’a rien de mutualiste (bénéfices réciproques : voir la chronique ) et plutôt en défaveur de l’algue qui semble prise en otage.

Algue chouchoutée

Des mesures réalisées sur le terrain en Angleterre montrent que la production de matière carbonée par une colonie de ces vers-algues approche le kilogramme par mètre carré, soit des valeurs dignes des récifs coralliens et remarquablement élevé compte tenu du contexte perturbé du milieu de vie sans cesse remanié par les marées : la photosynthèse ne peut se faire que quelques heures par jour puisque le reste du temps l’animal s’enfouit dans le sable !

A y regarder de plus près, on se rend compte que le ver, particulièrement dépendant dans cette relation, adopte divers comportements qui optimisent le rendement de son associée forcée. Ils sécrètent activement du mucus ce qui leur permet de flotter dans la fine pellicule d’eau à la surface du sable et d’offrir ainsi à l’algue la lumière du dessus et celle réfractée par le sable en dessous. Ils s’enfouissent avant le retour de la marée dès lors que l’intensité du soleil devient trop forte ce qui protégerait l’algue d’un excès d’éclairement provoquant une inhibition de la photosynthèse. Ils bougent en permanence ce qui optimise leur éclairage en évitant l’ombre du voisin. Globalement, la mobilité des vers rétablit une sorte de stabilité en compensation de la perturbation du cycle des marées. Elle leur permet aussi de reconstituer leurs colonies à chaque marée et quelque soit les transformations relatives du milieu (déplacement des sédiments). Ils s’orientent en permanence grâce à leur équipement sensoriel (voir premier paragraphe) sensible à la lumière et à l’orientation dans l’espace. Enfin, leurs mœurs grégaires à l’extrême conduit à une concentration exceptionnelle de chlorophylle au mètre carré digne là aussi de celle régnant dans les récifs coralliens.

Ainsi, l’algue bénéficie t’elle d’une certaine protection et d’une position optimale pour assurer son activité photosynthétique dans un milieu autrement instable ce qui leur évite d’être exposées à un dessèchement fatal.

Reproduction

Bien qu’hermaphrodite, ce ver a besoin de s’accoupler pour se reproduire mais seulement un mode très particulier : les deux individus se transpercent mutuellement et injectent sous l’épiderme de l’autre du sperme pour assurer la fécondation des ovules ! Les adultes pondent (tous donc) des capsules gélatineuses dans le sable, contenant de 15 à 30 œufs dans lesquels se développent des embryons. Ils donnent naissance directement à des jeunes ; il n’y a pas de stade larvaire.

Nous avons vu que les jeunes naissaient sans algues symbiotiques et doivent en capturer pour s’équiper et survivre. On avait pensé un temps que les capsules des œufs pondus portaient des algues qui ainsi pouvaient atteindre les embryons pendant leur développement. Mais elles sont sous forme libre et ne pourraient au plus que « contaminer » les jeunes à leur éclosion.

On voit donc que ce ver de Roscoff, insignifiant en apparence, révèle des sacrées surprises en termes d’adaptations à ce milieu de vie si particulier et hostile pour un organisme aussi fragile. Il reste à élucider les interactions génétiques entre les deux organismes et notamment comment est dirigée la mutation profonde de l’algue emprisonnée qui se transforme de telle sorte qu’elle devient encore plus performante dans ce nouveau milieu de vie. Cet exemple montre bien l’extrême importance des interactions entre espèces dans la conquête des milieux.

Vous avez été impressionnés par la vie de cet animal d’apparence insignifiant ? alors, dorénavant, si vous croisez de telles colonies sur une plage de l’Atlantique, évitez de marcher dessus : les vers s’enfouissent rapidement dans le sable ce qui les empêche de se nourrir, leur algue étant alors privée de lumière. Et faites connaître cet animal extraordinaire à vos proches !

BIBLIOGRAPHIE

1. Site web DORIS : http://doris.ffessm.fr/Especes/Ver-plat-de-Roscoff2
2. Un exemple de symbiose algue-invertébré à Belle-Isle-en-Mer: la planaire Convoluta roscoffensis et la prasinophycée Tetraselmis convolutae , Marc-André Selosse Acta Botanica Gallica, 147:4, 323-331, (2000)
3. Ecological Studies of Symbiosis in Convoluta roscoffensis. S. A. Doonan and G. W. Gooday. Mar. Ecol. Prog. Ser. 1982
4. The behaviour of algal cells towards egg capsules of Convoluta roscoffensis and its role in the persistence of the Convoluta-alga symbiosis, A.E. Douglas & G.W. Gooday British Phycological Journal, 17:4, 383-388 (1982)