2023-11-01 19:17:22
En regardant un chien, un poisson ou même un ver (même s’il faudra s’approcher assez près de ce dernier), on reconnaît clairement sa tête et sa queue. Mais qu’en est-il d’une étoile de mer, dont les cinq bras sont identiques et que n’importe qui peut prendre l’initiative de la propulser dans l’eau ? Cette conception corporelle inhabituelle a conduit certains scientifiques à conclure que ces animaux pourraient ne pas avoir de tête. Cependant, une nouvelle étude publiée dans ‘Nature» réfute cet extrême : les astéroïdes n’ont pas seulement des têtes ; mais ils ont plutôt évolué pour devenir uniquement des chefs, comme l’indiquent leurs gènes.
“C’est comme si l’étoile de mer manquait complètement de tronc et était mieux décrite comme une simple tête traînant le long du fond marin”, explique Laurent Formery, auteur principal de la nouvelle étude, qui a travaillé avec le biologiste marin et développeur Christopher Lowe de Stanford. University et Daniel Rokhsar de l’UC Berkeley, expert en évolution moléculaire des espèces animales. “Ce n’est pas du tout ce que les scientifiques pensaient à propos de ces animaux”, déclare Formery.
comme un puzzle
Presque tous les animaux, y compris les humains, sont symétriques bilatéralement : c’est-à-dire qu’ils peuvent être divisés en deux moitiés de miroir le long d’un seul axe s’étendant de la tête à la queue. En 1995, le prix Nobel de physiologie ou médecine a été décerné à trois scientifiques qui avaient utilisé des mouches des fruits pour démontrer que la structure corporelle bilatérale, tête-queue, observée chez la plupart des animaux, résulte de l’action d’une série de commutateurs moléculaires, codés par gènes, exprimés dans des régions définies de la tête et du tronc.
Les chercheurs ont depuis confirmé que cette même programmation génétique est partagée par la grande majorité des espèces animales, y compris les vertébrés comme les humains et les poissons, et chez de nombreux invertébrés comme les insectes et les vers.
Mais le plan corporel des étoiles de mer a longtemps perturbé la compréhension des scientifiques sur l’évolution animale. Au lieu de montrer une symétrie bilatérale, les étoiles de mer adultes (et les échinodermes apparentés tels que les oursins et les concombres de mer) ont un axe de symétrie quintuple sans tête ni queue claires. Et personne n’a été en mesure de déterminer comment la programmation génétique détermine cette symétrie inhabituelle quintuple.
Certains scientifiques ont proposé que chez les étoiles de mer, l’axe tête-queue pourrait s’étendre du dos blindé de l’animal jusqu’à son ventre, qui est recouvert de ce qu’on appelle les pieds tubulaires. D’autres ont suggéré que chacun des cinq bras de l’étoile de mer correspondait à une copie d’un axe tête-queue conventionnel. Cependant, la confirmation de ces extrêmes s’est avérée compliquée, car des méthodes permettant de détecter l’expression des gènes ont été développées pour un petit nombre d’organismes modèles, tels que les souris et les mouches.
Technologie innovante
La réponse est venue avec une technique innovante pour séquencer des quantités massives de matériel génétique à l’aide de puces de la taille d’un timbre-poste remplies de millions de réacteurs chimiques individuels, chacun étant configuré pour lire simultanément de longues séquences d’ADN capturées à l’intérieur.
Les chercheurs ont découvert qu’aucune des principales hypothèses concernant la structure du plan corporel de l’étoile de mer n’était correcte. Au lieu de cela, ils ont constaté que l’expression des gènes correspondant au cerveau antérieur chez l’homme et d’autres animaux à symétrie bilatérale était située le long de la ligne médiane des bras de l’étoile de mer, l’expression des gènes correspondant à celle du mésencéphale humain vers les bords extérieurs des bras. Mientras que los genes que marcan diferentes subregiones de la cabeza en humanos y otros bilaterales se expresaron en la estrella de mar, sólo uno de los genes típicamente asociados con el tronco en los animales se expresó, en los bordes mismos de los brazos de las estrellas de mer.
“Ces résultats suggèrent que les échinodermes, et les étoiles de mer en particulier, présentent l’exemple le plus spectaculaire de découplage des régions de la tête et du tronc que nous connaissons aujourd’hui”, explique Formery, ajoutant que certains ancêtres des étoiles de mer d’apparence similaire semblent étrangement préservés dans les archives fossiles. avoir eu une malle. “Cela ouvre de nombreuses nouvelles questions que nous pouvons maintenant commencer à explorer.”
Un motif répétitif ?
Les questions que l’équipe espère résoudre concernent ensuite la question de savoir si le modèle génétique observé chez les étoiles de mer apparaît également chez les oursins et les concombres de mer. De son côté, Formery souhaite également étudier ce que les étoiles de mer peuvent nous apprendre sur l’évolution du système nerveux, quelque chose que, selon lui, personne ne comprend pleinement chez les échinodermes.
“Il est certainement plus difficile de travailler sur des organismes moins fréquemment étudiés”, a déclaré Rokhsar. “Mais si nous profitons de l’occasion pour explorer des animaux inhabituels qui fonctionnent de manière inhabituelle, cela signifie que nous élargissons notre perspective sur la biologie, ce qui nous aidera éventuellement à résoudre des problèmes écologiques et biomédicaux.”
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