Un cilié s’oriente grâce à ses bactéries symbiotiques

Les symbioses, moteur d’innovations biologiques 

De nombreux organismes, des bactéries aux oiseaux, sont capables de percevoir le champ magnétique terrestre. Cette capacité, appelée magnétoréception , leur permet de s’orienter dans leur environnement. Son origine chez les eucaryotes reste cependant mal comprise. Les symbioses, c’est-à-dire les associations durables entre espèces différentes, jouent un rôle majeur dans l’évolution du vivant. Elles peuvent conférer de nouvelles fonctions biologiques à leurs partenaires, comme la photosynthèse ou certaines formes de respiration. Comprendre comment ces interactions façonnent les capacités des organismes est un enjeu central pour mieux appréhender l’évolution et le fonctionnement des écosystèmes microbiens. 

Un cilié dont la capacité magnétique repose sur ses symbiotes 

Dans cette étude, publiée dans la revue Nature Communications, les scientifiques ont identifié un microorganisme d’eau douce capable de s’orienter grâce au champ magnétique terrestre. Cet organisme est un cilié, un protiste unicellulaire recouvert de cils qui lui permettent de se déplacer. Les analyses combinant des approches de microscopie avancée et de génomique ont révélé que ce cilié abrite plusieurs bactéries et microalgues dans sa cellule. Parmi ces partenaires, une bactérie produit des cristaux de magnétite, qui est un minéral naturellement magnétique, comparable à celui utilisé dans certaines boussoles. Ceux-ci sont organisés en chaînes, appelés magnétosomes. Ces structures fonctionnent comme de minuscules aiguilles de boussole. En les hébergeant, le cilié acquiert une capacité d’orientation qu’il ne posséderait pas seul. La magnétoréception apparaît ainsi comme une propriété émergente de la symbiose. Elle confère au cilié une capacité d’orientation magnétique similaire à celle de certaines bactéries magnétotactiques. 

Un holobionte aux fonctions intégrées 

Outre ces bactéries magnétiques, le cilié abrite également des microalgues. Leur présence suggère une possible photosymbiose , dans laquelle l’hôte pourrait tirer parti de l’énergie produite par la photosynthèse de ces microalgues. L’ensemble forme un holobionte, c’est-à-dire une entité biologique composée de plusieurs organismes vivant en interaction étroite. Dans ce système, différentes fonctions semblent réparties entre partenaires : locomotion assurée par l’hôte, orientation magnétique par les bactéries, et potentiellement production d’énergie par les microalgues. 

Une nouvelle forme de magnétosymbiose 

Cette découverte révèle une nouvelle forme de magnétosymbiose, dans laquelle la capacité de détecter le champ magnétique résulte de l’intégration de bactéries spécialisées à l’intérieur d’un eucaryote unicellulaire. Elle montre que des fonctions complexes peuvent émerger de coopérations étroites entre microorganismes et que ce type d’association est apparu de manière indépendante dans différents groupes d’eucaryotes unicellulaires. Ces résultats suggèrent aussi que des associations similaires pourraient être plus répandues dans les environnements aquatiques pauvres en oxygène. Plus largement, ils ouvrent de nouvelles pistes pour comprendre l’origine de la magnétoréception chez les eucaryotes et le rôle des symbioses dans l’émergence de nouvelles fonctions biologiques. De futures recherches permettront de déterminer comment ces associations se sont établies et si des mécanismes comparables ont pu intervenir au cours de l’évolution des premiers eucaryotes capables de magnétoréception.

Figure : Images de microscopie confocale montrant A. les quatre populations de bactéries endosymbiotiques identifiées par une sonde fluorescente qui leur est spécifique (en vert les bactéries produisant des magnétosomes) et B. des bactéries endosymbiotiques formant des magnétosomes (têtes de flèches noires) et en vert la fluorescence naturelle de trois microalgues observées avec un laser 488 nm (les trois images proviennent de la même cellule observée à différentes profondeurs).

En savoir plus : Magnetoreception in a freshwater ciliate arises from endosymbiosis. Bolzoni R*, Monteil CL*+, Alonso B, Godon C, Menguy N, Fouteau S, da Cunha V, Bergot M, Skouri-Panet F, Chevrier D, Pereiro E, Duverger A, Vallenet D, Cruaud C, Abreu F, Benzerara K, Lefevre CT+
Nature Communications, 10 Mars 2026. DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-026-70462-8