Physarum polycephalum

Physarum polycephalum
Classification
Domaine	Eukaryota
Sous-domaine	Unikonta
Règne	Amoebozoa
Embranchement	Mycetozoa
Classe	Myxogastrea
Ordre	Physarida
Famille	Physaridae
Genre	Physarum
Nom binominal
Physarum polycephalum

Physarum polycephalum est un myxomycète vivant dans des zones fraiches et humides telles que les tapis de feuilles des forêts ou le bois mort.

Caractéristiques

Visible à l’œil nu, P. polycephalum est généralement de couleur jaune, se nourissant de spores de champignons, de bactéries et autres microbes. P. polycephalum est l'un des microbes eucaryotes le plus facile à cultiver in vitro (du papier absorbant humide et des flocons d’avoine suffisent), et a été utilisé comme organisme modèle pour de nombreuses études sur les mouvements amiboïdes et la motilité cellulaire.

Cycle de vie

La principale phase végétative de P. polycephalum est le plasmode. Ce plasmode est constitué de réseaux de veines protoplasmiques et de nombreux noyaux. C'est au cours de cette étape que l'organisme cherche de la nourriture. Le plasmodium entoure sa nourriture et sécrète des enzymes pour la digérer.

Si les conditions environnementales entrainent la dessiccation du plasmode lors de l'alimentation ou de migration, il se formera alors une sclérote. Le sclérote est multinucléées et constitué de tissus très renfocés servant de stade de dormance assurant ainsi la protection de Physarum pendant de longues périodes. Une fois les conditions favorables revenues, le plasmode réapparaît pour poursuivre sa quête de nourriture.

Quand les réserves alimentaires sont épuisées, le plasmode cesse de se nourrir et commence sa phase de reproduction. Des sporanges se forment dans le plasmode, la méiose se produit au sein de ces structures et les spores se forment. Les sporanges se forment habituellement à l'air libre pour que les spores soient transmises par le vent. Les spores peuvent rester quiescentes pendant des années. Toutefois, lorsque les conditions environnementales sont favorables à la croissance, les spores germent et libèrent soit des cellules flagellées soit amiboïdes (stade mobiles); les cellules fusionnent ensuite pour former un nouveau plasmode.

Déplacement

Le mouvement de P. polycephalumm appelé « shuttle streaming » est caractérisé par un flux de cytoplasme allant d’avant en arrière avec un changement de direction se faisant environ toutes les deux minutes. A l’intérieur des plasmodes, la force motrice est générée par la contraction suivie de la relaxation de couches membraneuses certainement constituée d’actine. La couche de filaments crée un gradient de pression grâce auquel le cytoplasme s’écoule à l’intérieur du plasmode.

Génétique

Le génome de Physarum est en cours de séquencage.

P. polycephalum est souvent utilisé pour les études sur l'editing; c'est à ce jour le seul organisme connu pour éditer l'ARN à la fois par insertion et substitution de nucléotides.

Comportement

Physarum Polycephalum peut presenter des comportements très étonants.

Résolution de labyrinthes

Une équipe de chercheurs japonais et hongrois considère que P. polycephalum est capable de se déplacer dans un labyrinthe d’Agar en identifiant le plus court chemin possible quand deux morceaux de nourriture sont placés à chaque entrée^[1]. En réalité, P. polycephalum parcourt tout le labyrinthe et persiste uniquement sur le chemin le plus court.

Anticipation

En générant de façon répétée des stimuli de chaud et de froid à Physarum et ce avec 60 minutes d’intervalle, des biophysiciens de l’université d’Hokkaido ont découvert que le plasmode peut anticiper ces stimuli en y réagissant même quand ceux-ci étaient absents. Ils ont également montré que ces résultats pouvaient être obtenues en appliquant les stimuli avec un intervalle de 30 ou 90 minutes^[2].

Calcul

Andrew Adamatzky de l’université de Bristol a montré comment il était possible d’orienter ou de cliver un plasmode en utilisant la lumière ou des sources de nourriture. Dans la mesure où des plasmodes réagissent toujours de la même manière aux mêmes stimuli, Adamatzky suggère que Physarum constituerait « un modèle idéal pour de futurs outils de bio-informatique »^[3].

Nutrition

Une équipe de l’université Paul Sabatier de Toulouse a montré que Physarum était capable de choisir le régime le plus adapté à son métabolisme lorsqu’il était mis en présence de nombreuses sources de carbone et d’azote différentes^[4].

Références

1. ↑ Toshiyuki Nakagaki, Hiroyasu Yamada and Ágota Tóth, « Intelligence: Maze-solving by an amoeboid organism », dans Nature, vol. 407, n^o 6803, 2000, p. 470 [lien PMID, lien DOI] 
2. ↑ Barone Jennifer, « Top 100 Stories of 2008 #71: Slime Molds Show Surprising Degree of Intelligence », Discover Magazine, 2008-12-09. Consulté le 2009-03-04
3. ↑ Andrew Adamatzky, « Steering plasmodium with light: Dynamical programming of Physarum machine », arXiv, 2008-08-06. Consulté le 2009-08-10
4. ↑ Dussutour A, Latty T, Beekman M, Simpson SJ., « Amoeboid organism solves complex nutritional challenges. », dans Proc Natl Acad Sci U S A., n^o 107(10), 2010, p. 4607 [lien PMID] 

• Gawlitta,W, KV Wolf, HU Hoffmann, and W. Stockem. 1980. Studies on microplasmodia of Physarum polycephalum. I. Classification and locomotive behavior. Cell Tissue Res; 209(1): 71-86.

Liens externes

• http://www.carolina.com/tips/01pdfs/August_2001_Tips.pdf
• http://www.educationalassistance.org/Physarum/PhysarumPlus.html
• Cellular memory hints at the origins of intelligence - The learning and memory potential of Physarum polycephalum
• slime mold - Slime shown negotiating a maze