Le mystère des pandas bruns révélé : leur couleur est due à une mutation | Science

En 1985, le premier panda brun a été observé. Il était si unique qu’on pensait que tout l’était : que c’était un faux, qu’il avait une fourrure tachée, qu’il s’agissait d’un étrange cas d’albinisme, qu’il présentait une altération génétique. Finalement, ils l’ont classé comme une sous-espèce du panda. Ailuropoda melanoleuca qu’ils ont appelé le panda Qinling, car c’est dans cette chaîne de montagnes qu’ils l’ont trouvé. Or, l’analyse de la fourrure de deux d’entre eux et du génome de 227 pandas, tous noirs et blancs sauf ces deux-là, a identifié une mutation dans un gène qui intervient dans la pigmentation de ces ursidés qu’ils ont hérité de leurs parents. On estime qu’il ne reste qu’une centaine de ces animaux dans leur dernier refuge.

La première observation enregistrée d’un panda brun a tué l’ours, qu’ils ont nommé Dandan (quelque chose comme unique rouge, en raison de sa couleur marron) au zoo de Xi’an, capitale de la province chinoise du Shaanxi, célèbre pour le trésor archéologique de milliers de guerriers en terre cuite. Pendant des années, ils ont essayé de mettre Dandan enceinte. Mais soit elle a avorté, soit sa progéniture est décédée au bout de quelques mois. Un seul a survécu, Qinqin, un panda noir et blanc, comme son père, un autre spécimen du zoo. Finalement, le panda brun est mort en 2000 d’un cancer de la peau et, peu de temps après, sa progéniture est décédée, mettant ainsi fin à sa lignée. Mais depuis, les observations dans les forêts de bambous des monts Qinling se sont multipliées. Ce n’est pas qu’ils en ont vu des centaines, mais ils ont vu une douzaine de pandas bruns. Et en 2009, la chance a souri aux scientifiques. Dans la même zone où ils trouvèrent les Dandan, ils trouvèrent un jeune mâle Qizai, le seul café au lait qui vit en captivité. L’étude détaillée des deux, dont les résultats viennent d’être publiés dans la revue scientifique PNASa révélé le mystère de sa couleur.

L’étude de la fourrure des deux animaux et sa comparaison avec celle des pandas noirs et blancs ont montré qu’ils avaient moins de mélanosomes dans leurs poils. Ce sont des organites présents dans les cellules de l’épiderme qui stockent et synthétisent la mélanine, le pigment présent chez presque tous les êtres vivants et qui chez l’homme se concentre principalement dans la peau et les cheveux. Les mélanosomes des pandas bruns sont également 55 % plus petits.

Pour déterminer l’origine génétique du brun, les chercheurs ont séquencé le génome de tous les parents connus de Qizai et Dandan et d’une autre douzaine de spécimens des montagnes Qinling et les ont comparés aux données génétiques de près de 200 animaux provenant d’autres régions de Chine, tous avec le motif de couleur habituel. Ils cherchaient quelque chose qui les rendrait différents et ils l’ont trouvé : « Sur la base du pedigree, nous concluons que la couleur du pelage brun est régie par des mutations autosomiques récessives », écrivent les auteurs dans les résultats de leurs recherches. Ces types de mutations suivent des modèles d’héritage mendéliens. Pour qu’un panda naisse brun-blanc, la mutation doit se trouver chez les deux parents, même s’ils sont noir-blanc.

Il s’agissait ensuite de trouver la mutation responsable de ce phénotype si particulier. En comparant toutes les séquences, ils ont constaté que la délétion (perte ou délétion d’une ou plusieurs lettres ou bases de l’ADN) de 25 paires de bases au début du gène Bace2 était la cause possible. Les données sont les suivantes : aucun des presque 200 pandas des autres chaînes de montagnes où ils se trouvent encore, la plupart concentrés dans le Sichuan, n’avait la mutation. Cependant, plusieurs spécimens des monts Qinling et un hybride des deux populations présentaient cette variation. Certains étaient hétérozygotes, c’est-à-dire qu’ils portaient l’allèle ou la variation héritée d’un seul de leurs parents. Seuls Qinqin et Dandan étaient homozygotes, ce qui signifie qu’ils avaient hérité de la mutation de leur mère et de leur père. D’où le caractère d’une mutation récessive et sa rareté.

Une fois le gène responsable trouvé, il fallait confirmer sa responsabilité. Pour ce faire, ils ont modifié une série de 78 souris de laboratoire homozygotes, toutes noires, avec la technique d’édition génétique CRISPR pour supprimer cette partie de leur Bace2. Les souris ont un cycle pileux un peu particulier, avec une phase de croissance, une autre de régression, et une troisième de repos, et de recommencement. Comparés à d’autres rongeurs du groupe témoin, ils ont constaté que les mutants commençaient à avoir une fourrure brune. “Ces résultats soutiennent l’idée que la suppression dans Bace2 “C’est probablement la base génétique de la couleur brune de la fourrure des pandas”, affirment les auteurs de l’Institut de zoologie de l’Académie chinoise des sciences.

Ce gène exprime une protéine présente dans la membrane cellulaire, avec diverses fonctions enzymatiques. Récemment, chez l’homme, il a été associé à la maladie d’Alzheimer. Les deux pandas ont montré une croissance et une reproduction normales, tandis que les souris mutantes se sont également révélées viables, fertiles et ne présentent aucune anomalie physique notable, ce qui indiquerait que cette mutation n’a pas d’impact négatif évident. Cependant, concluent les auteurs, « les autres impacts physiologiques de cette mutation sont encore flous et on sait déjà que Bace2 “est impliqué dans l’évolution de la maladie d’Alzheimer.” Tout effet délétère pourrait mettre fin à cette bizarrerie de la nature.

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