Des colonies de cellules aux animaux : une transition revisitée

Aux origines de la multicellularité

L’émergence de la multicellularité a profondément transformé l’histoire de la vie sur Terre. Les premières formes simples apparaissent il y a plus d’un milliard d’années, tandis que les organismes multicellulaires complexes, incluant les animaux, émergent plusieurs centaines de millions d’années plus tard dans un environnement plus riche en oxygène.
Comprendre cette transition majeure reste un défi. Faute de pouvoir observer directement ces événements anciens, les scientifiques s’appuient sur des organismes actuels considérés comme proches des ancêtres des animaux.

Les choanoflagellés, proches cousins des animaux aux propriétés surprenantes

Parmi ces modèles, les choanoflagellés occupent une place centrale. Ces microorganismes aquatiques, capables de vivre sous forme unicellulaire ou en colonies, sont les plus proches parents connus des animaux dans l’arbre du vivant. Leur étude permet d’explorer les mécanismes qui ont pu précéder l’émergence de la multicellularité animale. Une espèce particulière, Choanoeca flexa, découverte en 2018 sur l’île de Curaçao, présente des caractéristiques remarquables.

« À l’époque, nous avions mis en évidence chez cette espèce un comportement collectif coordonné. Lors d’une brusque variation d’intensité de lumière, les cellules se contractent et la forme de la colonie est inversée » détaille Thibaut Brunet. Ces premiers travaux ont révélé un niveau de coordination cellulaire inattendu.

Une multicellularité hybride inédite

L’étude publiée dans la revue Nature montre que cet organisme ne se limite pas à un seul mode d’organisation. Il combine plusieurs mécanismes pour former des colonies : une division clonale, où les cellules restent attachées après la division ; une agrégation, où des cellules indépendantes se regroupent ; ou une combinaison des deux.

« Jusqu’à présent, on pensait que les choanoflagellés pouvaient former des colonies uniquement par division clonale, à partir d’une cellule-mère donnant plusieurs cellules filles. Un peu comme dans un embryon animal précoce. Cette multicellularité mixte que nous avons appelée « clonale-agrégative » était totalement inconnue jusqu’à présent chez ces organismes » précise le chercheur.

Aussi surprenante soit-elle, cette découverte faite au laboratoire ne permet pas d’expliquer pourquoi le microorganisme associe ces deux types de multicellularité et quels avantages il peut en tirer. Pour le comprendre il est nécessaire de retourner sur l’île de Curaçao, afin de mieux comprendre son cycle de vie.

Des formes de multicellularité qui dépendent de l’environnement

Dans son environnement naturel, le microorganisme évolue dans des mares côtières soumises à des cycles d’assèchement et de remplissage.
« Pour l’expliquer simplement, nous faisons parfois le parallèle avec l’environnement dans lequel évoluent les extraterrestres dans le roman devenu série, Le problème à trois corps, c’est-à-dire un système instable et cyclique », explique Thibaut Brunet.
Dans ces conditions, l’organisme alterne entre formes unicellulaires et multicellulaires. Les colonies se forment lorsque les mares sont remplies, puis se dissocient en cellules isolées lors de l’assèchement, avant de se reformer à nouveau.
Les conditions environnementales influencent également le type de multicellularité : à faible salinité et faible densité cellulaire, la forme clonale domine ; à l’inverse, lorsque ces paramètres augmentent dans des limites permissives, l’agrégation devient majoritaire.

Vers une histoire évolutive plus complexe ?

Ces résultats invitent à revoir les scénarios classiques de l’évolution des animaux. Jusqu’à présent, un modèle relativement linéaire dominait.
« Comme les choanoflagellés que l’on connaissait jusqu’à présent formaient des colonies uniquement par division cellulaire, selon un processus ressemblant à celui d’un embryon animal, cela suggérait un scénario assez simple et linéaire. Des colonies clonales d’organismes ressemblant à des choanoflagellés avaient sans doute donné les premiers ancêtres des animaux. Ce scénario est certes toujours possible, mais ce n’est plus le seul envisageable » explique Thibaut Brunet.

Un puzzle évolutif encore incomplet

La découverte d’une multicellularité mixte suggère que les trajectoires évolutives ayant conduit aux animaux pourraient être plus diverses qu’imaginé.
« Quelle est l’histoire évolutive entre l’ancêtre de tous les animaux et l’ancêtre qui l’a précédé, à savoir l’ancêtre commun des animaux et des choanoflagellés ? Elle est peut-être beaucoup plus complexe que ce qu’on imaginait », conclut Thibaut Brunet.

Une seule certitude, des îles caribéennes aux paillasses de laboratoire, de l’étude de micro-organismes aquatiques aux analyses génomiques, l’enquête pour reconstituer l’arbre généalogique de nos lointains ancêtres n’a pas fini de nous révéler ses secrets.

Figure : Reconstruction 3D montrant une colonie formée par agrégation chez le choanoflagellé Choanoeca flexa. 

En savoir plus : Ros-Rocher N, Reyes-Rivera J, Horo U, Combredet C, Foroughijabbari Y, Larson BT, Coyle MC, Houtepen EAT, Vermeij MJA, Steenwyk JL, Brunet T. Clonal-aggregative multicellularity tuned by salinity in a choanoflagellate. Nature. 2026 Mar;651(8107):974-985. doi: 10.1038/s41586-026-10137-y. Epub 2026 Feb 25. PMID: 41741645; PMCID: PMC13017551.