Les étoiles de mer pourraient en fait être des têtes ambulantes sans corps

Pendant des siècles, la structure anatomique des étoiles de mer, communément appelées « étoiles de mer », a laissé les scientifiques perplexes. Compte tenu de leur symétrie unique à cinq bras et de l’absence de tête ou de queue perceptible, beaucoup ont supposé que ces animaux marins pourraient être sans tête. Cependant, une étude récente révèle que les étoiles de mer pourraient en fait n’avoir que des têtes.

Pas sans tête après tout

Des experts des laboratoires de l’Université de Stanford et de l’UC Berkeley, dirigés par Chan Zuckerberg Biohub, ont découvert que si les signatures génétiques liées au développement de la tête étaient répandues chez les étoiles de mer juvéniles, celles liées au torse et à la queue étaient presque entièrement absentes.

Plus surprenant, des signatures moléculaires généralement liées à la partie frontale de la tête ont été identifiées au centre de chaque bras d’étoile de mer, ces signaux devenant progressivement plus postérieurs vers les extrémités des bras.

La recherche indique que les étoiles de mer ne sont peut-être pas sans tête après tout. Au lieu de cela, au cours de l’évolution, ils ont peut-être perdu leur corps, se transformant en des êtres essentiellement constitués de têtes.

« C’est comme si l’étoile de mer manquait complètement de tronc et était mieux décrite comme une simple tête rampant le long du fond marin », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Laurent Formery, chercheur postdoctoral financé par Biohub. « Ce n’est pas du tout ce que les scientifiques ont supposé à propos de ces animaux. »

Une décennie de recherche

Le travail de collaboration entre Christopher Lowe de l’Université de Stanford et Daniel Rokhsar de l’UC Berkeley dure depuis dix ans. Leurs efforts ont été soutenus par les prix de recherche intercampus de CZ Biohub SF.

« Le travail que nous avons proposé de faire ensemble était très ambitieux et le genre de chose qui ne fonctionne généralement pas très bien avec les mécanismes de financement traditionnels », a déclaré Lowe. « La volonté du Biohub de prendre des risques et de soutenir une position commune entre nos laboratoires a été essentielle au succès de ce projet.

Anatomie mystérieuse

Le mystère qui entoure l’anatomie de l’étoile de mer vient de son changement radical par rapport à la symétrie bilatérale observée chez la plupart des animaux, qui peut être divisée uniformément le long d’un axe s’étendant de la tête à la queue.

Les étoiles de mer, ainsi que les échinodermes comme les oursins et les concombres de mer, présentent un quintuple axe de symétrie, dépourvu de tête ou de queue claire.

Comment la recherche a été menée

Les chercheurs ont relevé le défi d’étudier la génétique des étoiles de mer grâce à la technologie de séquençage HiFi de PacBio. Cette méthode avancée a permis aux scientifiques de cartographier l’activité génétique des étoiles de mer en développement.

« Le type de séquençage qui aurait pris des mois peut désormais être réalisé en quelques heures, et c’est des centaines de fois moins cher qu’il y a cinq ans », a déclaré David Rank, co-auteur principal de l’étude. « Ces progrès nous ont permis de repartir de zéro dans un organisme qui n’est généralement pas étudié en laboratoire et de réaliser le type d’étude détaillée qui aurait été impossible il y a 10 ans. »

À l’aide de la transcriptomique spatiale, ils ont identifié des gènes actifs dans des zones spécifiques de l’organisme, dressant ainsi un tableau détaillé de la répartition des gènes dans le corps de l’étoile de mer.

Ce que les chercheurs ont appris

Les résultats ont contredit les hypothèses populaires sur le plan corporel de l’étoile de mer. Au lieu de cela, des expressions génétiques observées dans le cerveau antérieur humain ont été découvertes le long de la ligne médiane des bras de l’étoile de mer.

De plus, alors que des gènes représentant différentes sous-régions de la tête chez les animaux à symétrie bilatérale étaient présents chez l’étoile de mer, un seul gène habituellement lié au tronc chez les animaux a été identifié, situé au bord des bras des étoiles 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 connaissions aujourd’hui », a déclaré Formery, ajoutant que certains ancêtres d’étoiles de mer à l’apparence bizarre ont été conservés dans les archives fossiles semblent avoir eu une trompe. « Cela ouvre une tonne de nouvelles questions que nous pouvons maintenant commencer à explorer. »

Implications de l’étude

L’étude ouvre la voie à des explorations plus approfondies, notamment pour déterminer si les oursins et les concombres de mer présentent des schémas génétiques similaires. Formery s’intéresse particulièrement à ce que les étoiles de mer peuvent révéler sur l’évolution du système nerveux.

Les chercheurs ont déclaré qu’en apprendre davantage sur l’étoile de mer et ses proches aiderait non seulement à résoudre les mystères clés de l’évolution animale, mais pourrait également inspirer des innovations en médecine.

Compte tenu des fonctions corporelles uniques des étoiles de mer, notamment la digestion des proies en extrudant leur estomac, on pense qu’elles auraient pu développer des stratégies innovantes pour rester en bonne santé. De telles stratégies pourraient élargir nos approches de lutte contre les maladies humaines, ont noté les auteurs de l’étude.

« 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 de la biologie, ce qui finira par nous aider à résoudre des problèmes écologiques et biomédicaux. »

L’étude est publiée dans la revue Nature.

Vous aimez ce que vous lisez ? Abonnez-vous à notre newsletter pour des articles attrayants, du contenu exclusif et les dernières mises à jour.

—-