Sous la surface congelée de l’Arctique, les minuscules algues défier les règles de la biologie.
Leur stratégie de survie redéfinit non seulement les limites de la vie, mais soulève également des questions urgentes sur les écosystèmes qui disparaissent avec la fusion de l’Arctique.
Dormant No More: les diatomées de l’Arctique prennent vie
Si vous percez les bords du capuchon polaire de l’Arctique et tirez un noyau de glace, vous remarquerez peut-être ce qui ressemble à une fine séquence de saleté. En réalité, ces faibles lignes sont constituées de diatomées, d’algues mono-celluriques enfermées dans des coquilles en verre. Les scientifiques savent qu’ils étaient présents dans la glace depuis un certain temps, mais parce qu’ils semblaient gelés et inactifs, ils étaient largement négligés.
Cette hypothèse a maintenant été annulée. Une étude de Stanford, publiée le 9 septembre Actes de l’Académie nationale des sciencesmontre que les diatomées de l’Arctique sont loin d’être immobiles. En fait, ils ne subissent pas simplement le froid, ils le traversent activement, gagnant une place dans le dossier scientifique.
Survie record dans un froid extrême
«Ce n’est pas la cryobiologie du film des années 1980. Les diatomées sont aussi actives que nous pouvons l’imaginer jusqu’à ce que les températures baissent jusqu’à -15 ° C, ce qui est super surprenant», a déclaré Manu Prakash, professeur agrégé de bio-ingénierie dans les écoles d’ingénierie et de médecine et auteur principal du journal.
Cette figure, équivalente à 5 ° F, est la température la plus basse jamais documentée pour le mouvement dans une cellule eucaryote, le type de cellule complexe trouvée dans les plantes, les animaux, les champignons et d’autres organismes, qui sont tous définis par un noyau entouré d’une membrane.
« Vous pouvez voir les diatomées glisser, comme s’ils patinent sur la glace », a déclaré l’auteur principal et érudit postdoctoral de Stanford Qing Zhang, qui a collecté les échantillons lors d’une expédition de recherche en Arctique. Elle et ses collègues ont démontré non seulement la motilité à des températures aussi basses, mais aussi que leur glissement – ou leur patinage – repose sur une combinaison de mucus et de moteurs moléculaires.
À l’intérieur de l’expédition arctique
Les Diatoms présentés dans cette recherche résultent d’une expédition arctique de 45 jours dans la mer des Chukchi à bord du navire de recherche Sikuliaq, qui appartient à la National Science Foundation et exploité par l’Université d’Alaska Fairbanks. Des chercheurs du laboratoire Prakash et du laboratoire de Kevin Arrigo, professeur de science du système de terre à la Stanford Doerr School of Sustainability, ont collecté des noyaux de glace à partir de 12 stations tout au long de l’été 2023. En utilisant une gamme de microscopes à navire que le laboratoire de Prakash a développé depuis des années, l’équipe a pu imaginer à l’intérieur de la glace et documenter la vie secrète de ces diagrammes arides incroyables.
De retour en laboratoire, l’équipe a extrait les diatomées des noyaux de glace et recréé leur environnement dans une boîte de Pétri contenant une fine couche d’eau douce gelée et une couche d’eau salée très froide. Lorsque la glace se forme dans l’Arctique, elle expulse du sel, laissant de la glace d’eau douce avec de petits canaux microfluidiques – donc le laboratoire a également fabriqué des canaux dans leur glace, en utilisant leurs propres cheveux.
Même s’ils ont abaissé les températures d’un microscope spécial sous-zéro sous le gel, les diatomées ont glissé à travers les autoroutes de la taille d’un brin. D’autres expériences, en utilisant des gels ensemencé avec des billes fluorescentes, ont suivi leurs mouvements comme des empreintes de pas dans le sable.
Le secret de la motion alimentée par le mucus
Ce qui est si surprenant, c’est que les Diatoms ont navigué sans se retourner, froisser ou utiliser des appendices. Au lieu de cela, ils pratiquent l’art que de nombreuses diatomées affichent: glisser.
« Il y a un polymère, un peu comme le mucus d’escargot, qu’ils sécrètent qui adhère à la surface, comme une corde avec une ancre », a déclaré Zhang. «Et puis ils tirent sur cette« corde »et cela leur donne la force pour avancer.»
Le mécanisme de la corde de mucilage dépend de l’actine et de la myosine – le même système biologique qui entraîne des mouvements musculaires humains. Comment cette machine fonctionne toujours dans des conditions subzero est désormais une question de recherche clé que le laboratoire poursuit. Lorsque l’équipe a comparé les diatomées de l’Arctique à des parents tempérés glissant le long du verre, le polaire[{ » attribute= » » tabindex= »0″ role= »link »>species moved much faster, hinting at an evolutionary advantage.
Beneath the Ice: A Hidden Green World
The Prakash Lab made the most of their time in the Arctic and gathered an abundance of data on multiple projects, in addition to diatoms. That includes drone footage, taken under the ice, that vividly displays the potential of this work.
“The Arctic is white on top but underneath, it’s green – absolute pitch green because of the presence of algae,” said Prakash. “In some sense, it makes you realize this is not just a tiny little thing, this is a significant portion of the food chain and controls what’s happening under ice.”
Urgency in a Disappearing Arctic
Knowing the diatoms are active raises broader questions about adaptation to a changing polar environment. Could they be moving resources through the Arctic food web, nourishing everything from fish to polar bears? Could their mucus trails even seed new ice formation, the way pearls form around grains of sand?
Normally, Prakash wouldn’t show his hand when it comes to these kinds of nascent ideas, but the stakes this time are different, he said.
“Many of my colleagues are telling me, in the next 25 to 30 years, there will be no Arctic. When ecosystems are lost, we lose knowledge about entire branches in our tree of life,” he said, noting that severe projected budget cuts to the National Science Foundation are predicted to reduce polar research funding by 70 percent. “I feel a sense of urgency in many of these systems, because, at the end of the day, the infrastructure and capacity to be able to operate is critical for discovery.”
Reference: “Ice gliding diatoms establish record-low temperature limits for motility in a eukaryotic cell” by Qing Zhang, Hope T. Leng, Hongquan Li, Kevin R. Arrigo and Manu Prakash, 9 September 2025, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2423725122
Prakash is also a senior fellow at the Stanford Woods Institute for the Environment, associate professor, by courtesy, of biology and of oceans, a member of Stanford Bio-X, the Wu Tsai Human Performance Alliance, the Maternal & Child Health Research Institute, and the Wu Tsai Neurosciences Institute. Other authors include graduate student Hope T. Leng, Hongquan Li, PhD ’23, and Kevin Arrigo. Arrigo is the Donald and Donald M. Steel Professor of Earth Sciences, a senior fellow at the Stanford Woods Institute for the Environment, and a member of Bio-X.
This research was funded by the National Science Foundation, a Stanford VPGE DARE fellowship, the Human Frontier Science Program, the Moore Foundation, the Schmidt Foundation, and the Dalio Foundation. Part of this work was performed at the Cell Sciences Imaging Facility at Stanford University.
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