Des protéines antigel aident les poissons antarctiques, ou Notothenioidei, à survivre dans les eaux glacées de l’Antarctique. Mais dans une torsion évolutive, cette solution simple de survie peut être une arme à double tranchant.

Alors que les protéines se lient rapidement à des cristaux de glace qui entrent dans le corps des poissons-Antarctique pour encercler la glace, les protéines s’y accrochent et plus tard empêchent les cristaux de glace de fondre dans les eaux chaudes de l’été, selon Paul Cziko, un étudiant au doctorat à l’université de l’Oregon (Institut d’écologie et évolution).

Selon Cziko :

Nous avons découvert ce qui semble être une conséquence indésirable de l’évolution des protéines antigel chez les poissons notothenioides de l’Antarctique. Nous avons constaté que les protéines antigel empêchent également des cristaux de glace internes de fondre. Autrement dit, ce sont des protéines anti-fonte.

Les chercheurs ont constaté que quand ils réchauffent les poissons à des températures supérieures au point de fusion attendue, de la glace subsistait à l’intérieur de leur corps. La glace qui ne fond pas dans ces conditions est définie comme surchauffée (Superheating).

Ensuite, ils ont analysé les poissons sauvages dans l’Antarctique où l’eau de la mer normalement gelée s’était un peu réchauffée pendant l’été et c’est ainsi qu’ils ont constaté que la glace est restée à l’intérieur de ces poissons.

Dans le laboratoire, l’équipe a testé les protéines antigel et elle a constaté que ces protéines essentielles étaient aussi, paradoxalement, responsable de cet effet de surchauffe.

Selon la coauteure Chi-Hing « Christina » Cheng, professeure de biologie animale de l’université de l’Illinois :

Notre découverte pourrait être le premier exemple de surchauffe de la glace dans la nature. Dans ce cas, la glace à l’intérieur de ces poissons ne fond pas à des températures d’au moins 1 °C au-dessus de son point de fusion attendue.

Pour voir si la glace interne des poissons pouvait fondre, Cziko, avec l’aide d’autres plongeurs, a placé et a maintenu des enregistreurs de température dans un habitat du poisson, l’un des environnements marins des plus glacés, le détroit de McMurdo en Antarctique.

L’enregistrement de la température de l’eau pendant 11 ans sur le site est égal à la moitié ou à la durée de vie entière de l’espèce de poisson utilisée dans l’étude.

Au cours de cette période, la température de l’eau à varié de 15 °C et n’a jamais atteint des températures qui pourraient surmonter la surchauffe de la protéine antigel provoqué par la glace pour l’éliminer complètement de l’intérieur des poissons.

Les chercheurs soupçonnent que l’accumulation de glace à l’intérieur du poisson en résultant pose des conséquences physiologiques néfastes. Mais, pour l’instant, ils ne savent pas de quel ordre.

Si le poisson est « destiné à transporter des cristaux de glace de toute sa vie », il est concevable que des particules de glace puissent obstruer les petits vaisseaux capillaires ou déclencher d’indésirables réactions inflammatoires. Cziko compare la menace potentielle aux dangers posés par l’amiante dans les poumons ou à la formation de caillots sanguins dans le cerveau.

Comme une grande partie de la glace s’accumule dans la rate des poissons, nous pensons qu’il peut y avoir un mécanisme pour éliminer la glace de la circulation. C’est juste une pièce de plus dans le puzzle de la façon dont les notothenioides ont dominé l’océan autour de l’Antarctique. Cela nous apprend aussi quelque chose à propos de l’évolution. C’est que l’adaptation est une histoire d’échange et de compromis. Chaque bonne innovation évolutive apparait probablement avec quelques mauvaises, des effets non intentionnels.

L’étude publiée dans PNAS : Antifreeze protein-induced superheating of ice inside Antarctic notothenioid fishes inhibits melting during summer warming.