Deux types de cils dans une paramécie

Les paramécies sont des micro-organismes unicellulaires qui vivent dans les environnements d'eau douce et marins. Ils appartiennent au phylum Ciliophora, les protozoaires ciliés. Un cil est une structure courte ressemblant à un cheveu qui dépasse de la membrane cellulaire d'un organisme. Une paramécie a des milliers de cils qui battent rythmiquement, ce qui lui permet de se déplacer et de balayer la nourriture dans son sillon buccal. Les scientifiques ont découvert que différents moteurs biochimiques alimentent la fonction des cils dans la paramécie.

Les paramécies se présentent sous de nombreuses espèces et ont une longueur comprise entre 50 et 330 micromètres, soit environ un millième à un centième de pouce. La membrane cellulaire, ou pellicule, est entièrement recouverte de cils. Les paramécies mangent des bactéries, des algues et d'autres créatures minuscules en les ingérant via un sillon buccal recouvert de cils qui va de l'avant de la cellule jusqu'au milieu. La paramécie nage en battant ses cils à l'unisson, mais les cils entourant le sillon buccal battent à un rythme différent.

La structure d'un cil est un faisceau de microtubules, appelé axonème, qui est attaché à un corps basal à la surface de la cellule. Un microtubule est composé d'environ 13 protofilaments, de longs cylindres qui s'alignent côte à côte pour former la forme de tube creux du microtubule. Un axonème contient neuf paires externes de microtubules doubles et deux microtubules singuliers centraux. Divers ponts relient les membres des deux réseaux de microtubules et relient les deux réseaux l'un à l'autre. Les protéines appelées moteurs moléculaires font battre les cils.

Un cil bat parce que certains moteurs moléculaires changent de forme. Les moteurs tirent leur énergie de l'adénosine triphosphate, ou ATP, le biochimique universel de stockage d'énergie. Lorsqu'une réaction chimique libère un groupe phosphate de l'ATP, les moteurs moléculaires des ponts de connexion entre les axonèmes pivotent. Le résultat est qu'un microtubule se déplace par rapport à un autre et met les cils en mouvement. Alors que les structures des cils qui propulsent une paramécie sont identiques aux structures qui entraînent la nourriture dans sa bouche, les deux actions utilisent des moteurs moléculaires différents et fonctionnent à des fréquences différentes et forces.

En 2013, des chercheurs de l'Université Brown dirigés par l'étudiant diplômé Ilyong Jung ont manipulé la viscosité du liquide entourant la paramécie. En commençant par l'eau, ils ont multiplié par sept la densité du liquide. Ils ont découvert qu'une viscosité plus élevée ralentissait les cils nageurs mais n'affectait guère les cils nourrissants. Doubler la viscosité a réduit l'action de nage d'environ la moitié, mais même avec une augmentation de sept fois, les cils d'alimentation n'ont ralenti que d'environ 20 %. Parce que tous les cils partagent la même structure, seule une différence dans le moteur moléculaire peut expliquer les résultats. Les travaux se poursuivent pour déterminer les mécanismes sous-jacents exacts.