Que pouvons-nous apprendre des calmars ?

Un chercheur de l'Université de Tel-Aviv a découvert que le calmar modifie son patrimoine génétique pour s’adapter à son environnement.

Le Dr. Eli Eisenberg de l’Ecole de physique et d'astronomie et de l’Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv et son doctorant Shahar Alon, en collaboration avec le Dr Joshua J. Rosenthal de l'Université de Porto-Rico, a montré que le calmar révise sa propre constitution génétique, modifiant la plupart de ses protéines pour s’ajuster à son environnement immédiat. C’est le premier exemple d’un animal présentant un tel mécanisme génétique.

L’étude a été publiée dans la revue en ligne eLife.

Le principe d'adaptation, modification progressive des structures et des caractéristiques d'une espèce, est l'un des piliers de l'évolution. Mais bien qu’il existe de nombreuses preuves du processus lent et continu au long duquel la composition génétique d'une espèce se modifie, les scientifiques n’avaient pas encore pu montrer qu'il y avait également des organismes capables de se transformer pour s’adapter à des conditions changeantes.

Séquencer l’ADN du calmar

«Nous avons démontré que la modification de l'ARN, loin d’être une exception, joue un rôle majeur dans le traitement de l'information génétique » affirme le Dr. Eisenberg. « En montrant que le recodage de l'ARN du calmar remodèle considérablement toute sa protéome, l'ensemble des protéines d'un organisme à moment donné et sous des conditions données, nous avons prouvé que l'auto-rectification de l'ARN messager d'un organisme est un processus critique et représente une force d'adaptation ». Selon lui, cette démonstration peut avoir des implications pour les maladies humaines également.

Eli.Eisenberg 1L'ARN est une copie du code génétique traduit en protéine. Mais la «transcription» de l'ARN peut être modifiée avant cette traduction, ce qui implique la possibilité de production de différentes versions de protéines. Les modifications anormales de l'ARN ont été observées chez les patients atteints de maladies neurologiques. L'aspect physiologique changeant des calmars et des pieuvres au cours de leur vie et à travers leurs différents habitats suggéraient la possibilité d’un vaste recodage chez ces espèces. Cependant, pour le confirmer, il fallait séquencer leurs génomes.

Aux fins de l’étude, les chercheurs ont extrait à la fois l'ADN et l'ARN d’un calmar de type Doryteuthis pealieiis. Exploitant les possibilités de séquençage de l'ADN et d’analyses informatiques existant à l’UTA, l'équipe a comparé les séquences d'ARN et d'ADN du calmar afin d’en observer les différences. Les séquences dans lesquelles l'ARN et l'ADN ne correspondait pas ont été identifiés comme "modifiées".

Pour les maladies humaines également

«Il a été étonnant de constater que 60 pour cent des transcriptions ARN des calmars ont été modifiées. Par comparaison, on considère que la mouche de fruits, ne modifie que 3% de sa composition » commente le Dr. Eisenberg. « Pourquoi le calmar modifie-t-il sa composition à tel point? Une théorie est qu'il possède un système nerveux extrêmement complexe, présentant une sophistication comportementale inhabituelle pour un invertébré. Il est également possible qu’il utilise ce mécanisme pour répondre aux changements de température et autres paramètres environnementaux ».

Les chercheurs espèrent utiliser cette approche pour identifier de telles modifications dans d'autres organismes dont les génomes n’ont pas été séquencés. « Nous aimerions mieux comprendre comment ce phénomène est répandu dans le monde animal. Comment est-il régulé ? Comment est-il exploité pour conférer la capacité d'adaptation? » interroge le Dr. Eisenberg. « Les maladies humaines sont souvent le résultat de protéines ‘mal formées’, qui deviennent toxiques. Par conséquent, la question du traitement des protéines malformées susceptibles d'être générées par un tel recodage extensif comparable à celui des cellules des calmars est très important pour de futures approches thérapeutiques ».

Les chercheurs viennent de recevoir ont récemment reçu une subvention de la Fondation binationale des Sciences Israël-USA pour explorer la modification génétique des poulpes.