Comment la myxine s’enfouit dans les sédiments des grands fonds

L’humble myxine est une créature laide et grise ressemblant à une anguille, surtout connue pour sa capacité à libérer un nuage de bave collante sur des prédateurs sans méfiance, obstruant les branchies et étouffant lesdits prédateurs. C’est pourquoi on l’appelle affectueusement « serpent morve ». Les myxines aiment aussi s’enfouir dans les sédiments des grands fonds marins, mais les scientifiques n’ont pas pu observer précisément comment elles le font car les sédiments troubles obscurcissent la vue. Des chercheurs de l’Université Chapman ont construit un réservoir spécial avec de la gélatine transparente pour surmonter ce défi et obtenir une image complète du comportement fouisseur, selon un nouvel article publié dans le Journal of Experimental Biology.

« Nous savons depuis longtemps que les myxines peuvent s’enfouir dans les sédiments mous, mais nous ne savions pas comment elles le font », a déclaré le co-auteur Douglas Fudge, biologiste marin qui dirige un laboratoire à Chapman consacré à l’étude des myxines. « En trouvant comment faire en sorte que la myxine s’enfouisse volontairement dans la gélatine transparente, nous avons pu avoir un premier aperçu de ce processus. »

Comme indiqué précédemment, les scientifiques étudient la bave de myxine depuis des années car il s’agit d’un matériau très inhabituel. Ce n’est pas comme le mucus, qui sèche et durcit avec le temps. La bave de myxine reste visqueuse, lui donnant la consistance d’une gélatine à moitié solidifiée. Cela est dû aux longues fibres filiformes contenues dans le slime, en plus des protéines et des sucres qui composent la mucine, l’autre composant majeur. Ces fibres s’enroulent en « écheveaux » qui ressemblent à des pelotes de laine. Lorsque la myxine se déchaîne avec un jet de bave, les écheveaux se déroulent et se combinent avec l’eau salée, gonflant plus de 10 000 fois leur taille d’origine.

Du point de vue des matériaux, la bave de myxine est une substance fascinante qui pourrait un jour s’avérer utile pour les dispositifs biomédicaux, ou pour tisser des tissus légers mais résistants pour du Lycra naturel ou des gilets pare-balles, ou pour lubrifier des perceuses industrielles qui ont tendance à se boucher dans le sol et les sédiments profonds. En 2016, un groupe de chercheurs suisses a étudié les propriétés fluides inhabituelles de la bave de myxine, en se concentrant spécifiquement sur la façon dont ces propriétés offraient deux avantages distincts : aider l’animal à se défendre contre les prédateurs et se nouer pour échapper à sa propre bave.

La bave de myxine est un fluide non newtonien et est inhabituelle en ce sens qu’elle est à la fois de nature épaississante et amincissante par cisaillement. La plupart des prédateurs de myxines utilisent une alimentation par aspiration, ce qui crée un flux unidirectionnel épaississant par cisaillement, pour mieux obstruer les branchies et étouffer lesdits prédateurs. Mais si la myxine a besoin de sortir de sa propre bave, ses mouvements corporels créent un flux amincissant, effondrant le réseau visqueux de cellules qui constitue la bave.

Fudge étudie la myxine et les propriétés de sa bave depuis des années. Par exemple, en 2012, alors qu’il était à l’Université de Guelph, le laboratoire de Fudge a réussi à récolter de la bave de myxine, à la dissoudre dans un liquide, puis à la « filer » pour en faire un fil solide mais extensible, un peu comme de la soie filée. Il est possible que ces fils remplacent les fibres à base de pétrole actuellement utilisées dans les casques de sécurité ou les gilets en Kevlar, entre autres applications potentielles. Et en 2021, son équipe a découvert que la bave produite par les myxines plus grosses contient des cellules beaucoup plus grosses que la bave produite par les myxines plus petites – un exemple inhabituel d’évolution de la taille des cellules avec la taille du corps dans la nature.

Une solution sédimentaire

Cette fois-ci, l’équipe de Fudge a porté son attention sur les fouilles des myxines. En plus de faire la lumière sur le comportement reproducteur de la myxine, la recherche pourrait également avoir des implications écologiques plus larges. Selon les auteurs, le fouissage est un facteur important dans le renouvellement des sédiments, tandis que la ventilation du terrier modifie la chimie du sédiment de telle sorte qu’il pourrait contenir plus d’oxygène. Cela modifierait à son tour les organismes susceptibles de prospérer dans ces sédiments. Comprendre les mécanismes de fouissage pourrait également aider à la conception de robots fouisseurs souples.

Mais l’équipe de Fudge a d’abord dû trouver comment voir à travers les sédiments pour observer le comportement fouisseur. D’autres scientifiques étudiant différents animaux se sont appuyés sur des substrats transparents comme la cryolite minérale ou des hydrogels à base de gélatine, ces derniers ayant été utilisés avec succès pour observer le comportement fouisseur des vers polychètes. Fudge et coll. a opté pour la gélatine comme remplacement des sédiments logée dans trois chambres acryliques transparentes personnalisées. Ensuite, ils ont filmé le comportement fouisseur de gélatine de 25 myxines sélectionnées au hasard.

Cela a permis à Fudge et al. pour identifier deux phases distinctes de mouvement que la myxine utilisait pour créer ses terriers en forme de U. Il y a d’abord le stade du « thrash », au cours duquel la myxine nage vigoureusement tout en bougeant la tête d’un côté à l’autre. Cela sert non seulement à propulser la myxine vers l’avant, mais aide également à hacher la gélatine en morceaux. C’est peut-être ainsi que la myxine surmonte le défi de créer une ouverture dans le sédiment (ou le substrat de gélatine) à travers laquelle se déplacer.

Vient ensuite la phase de « tortillement », qui semble être alimentée par un « accordéon interne » commun aux serpents. Cela implique le raccourcissement et l’allongement forcé du corps, ainsi que l’exercice de forces latérales sur les parois pour renforcer et élargir le terrier. « Un serpent utilisant des mouvements en accordéon progressera régulièrement dans un canal ou un terrier étroit en alternant des vagues d’allongement et de raccourcissement », ont écrit les auteurs, et la peau lâche de la myxine est bien adaptée à une telle stratégie. La phase de frétillement dure jusqu’à ce que la myxine fouisseuse sorte la tête du substrat. La myxine mettait en moyenne environ sept minutes ou plus pour terminer son terrier.

Il y a bien entendu quelques mises en garde. Les parois des récipients en acrylique peuvent avoir affecté le comportement de fouille en laboratoire ou la forme finale des terriers. Les auteurs recommandent de répéter les expériences en utilisant des sédiments de l’habitat naturel, en mettant en œuvre une vidéographie aux rayons X de myxines implantées avec des radiomarqueurs pour capturer les mouvements. La taille du corps et le type de substrat peuvent également influencer le comportement de fouissage. Mais dans l’ensemble, ils pensent que leurs observations « sont une représentation précise de la façon dont les myxines créent et se déplacent dans leurs terriers dans la nature ».

DOI : Journal of Experimental Biology, 2024. 10.1242/jeb.247544 (À propos des DOI).