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Notre glorieuse petite bille bleue d’une planète est remplie d’un éventail étonnamment diversifié de formes de vie, mais certaines sont certainement plus particulières que d’autres.
C’est notamment le cas de la pieuvre, un animal si étrange qu’il invite régulièrement à des comparaisons avec des extraterrestres.
En effet, s’il existe une créature sur Terre suffisamment étrange pour avoir évolué ailleurs, selon le neuroscientifique britannique Anil Seth, c’est la pieuvre. Certaines théories marginales proposent même que les pieuvres pourraient être des extraterrestres.
Cependant, il existe de nombreuses preuves pour lier fermement l’évolution de la pieuvre à la Terre, et une équipe de scientifiques dirigée par le biologiste des systèmes Nikolaus Rajewsky du Max-Delbrück-Center for Molecular Medicine vient d’en trouver une nouvelle.
Et c’est vraiment intrigant.
C’est un trait que les cerveaux des pieuvres partagent en fait avec les cerveaux humains et les cerveaux d’autres vertébrés : un énorme répertoire de microARN dans leur tissu neural.
« Ceci », dit Rajewsky, « c’est ce qui nous relie à la pieuvre ! »
Les pieuvres sont étranges à bien des égards. Ils sont aussi intelligents, tout comme d’autres céphalopodes, comme la seiche. Et les cerveaux des calmars se sont révélés presque aussi complexes que les cerveaux des chiens. Il existe même des preuves suggérant que les poulpes peuvent rêver – rarement confirmé chez les invertébrés.
Contrairement à d’autres animaux intelligents, leur système nerveux est hautement distribué, avec une proportion importante de ses quelque 500 millions de neurones répartis dans leurs bras. Chaque bras est capable de prendre des décisions indépendamment et peut même continuer à réagir aux stimuli après avoir été sectionné.
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Le système nerveux complexe et l’intelligence des céphalopodes ont été une sorte de casse-tête. Ces traits sont relativement courants chez les vertébrés, mais ils se démarquent vraiment chez les invertébrés.
Il y a autre chose de vraiment étrange à propos des pieuvres et autres céphalopodes. Leur corps peut modifier rapidement leurs séquences d’ARN à la volée pour s’adapter à leur environnement. Ce n’est pas ainsi que l’adaptation fonctionne habituellement; normalement, cela commence par l’ADN, et ces changements sont transmis à l’ARN.
Cela a amené Rajewsky à se demander ce que les autres pieuvres secrètes de l’ARN pourraient cacher.
En analysant 18 échantillons obtenus à partir de poulpes morts – fournis par l’institut de recherche marine Stazione Zoologica Anton Dohrn en Italie – Rajewsky et son équipe ont séquencé l’ARN principalement d’Octopus vulgarisla pieuvre commune. L’étude comprenait également une pieuvre entière de Californie à deux points (Octopus bimaculoides) et un calmar bobtail hawaïen (Euprymna scolopes).
Le séquençage a fourni un profil des ARN messagers et des petits ARN qu’ils contiennent. Et les résultats ont été une surprise.
Une pieuvre commune (Octopus vulgaris). (Bernat Espigulé/iNaturalist, CC BY-NC 4.0)
“Il y avait en effet beaucoup d’édition d’ARN en cours, mais pas dans les domaines que nous pensons intéressants”, explique Rajewsky.
Ce que l’équipe a découvert, c’est que les pieuvres ont beaucoup de microARN, ou miARN. Ils ont trouvé 164 gènes de miARN regroupés en 138 familles de miARN chez la pieuvre commune, et 162 gènes de miARN regroupés dans les mêmes 138 familles chez la pieuvre à deux points de Californie. Et 42 des familles étaient nouvelles, principalement dans le cerveau et les tissus nerveux.
Les miARN sont des molécules d’ARN non codantes qui sont fortement impliquées dans la régulation de l’expression des gènes, se liant à des molécules d’ARN plus grosses pour aider les cellules à affiner les protéines qu’elles créent.
Le fait que ces familles de miARN aient été préservées dans la pieuvre, tout comme les sites de liaison à l’ARN, suggère qu’elles jouent toujours un rôle dans la biologie de la pieuvre, bien que les scientifiques ne sachent pas encore quel est ce rôle, ni quelles cellules les miARN sont impliquées. avec.
“Il s’agit de la troisième plus grande expansion de familles de microARN dans le monde animal, et la plus importante en dehors des vertébrés”, explique le biologiste Grygoriy Zolotarov, actuellement au Centre de régulation génomique en Espagne, anciennement du laboratoire de Rajewsky.
“Pour vous donner une idée de l’ampleur, les huîtres, qui sont aussi des mollusques, n’ont acquis que cinq nouvelles familles de microARN depuis les derniers ancêtres qu’elles ont partagés avec les pieuvres – alors que les pieuvres en ont acquis 90 !”
Une pieuvre à deux points (Octopus bimaculoides). (wademcmillan/iNaturalist, CC BY-NC 4.0)
Les seules expansions comparables se sont produites chez les vertébrés, bien que l’échelle soit un peu différente. Le génome humain code, pour le contexte, environ 2 600 miARN matures. Mais le nombre de miARN de la famille des pieuvres est comparable à celui d’animaux tels que les poulets et les grenouilles.
La découverte, selon les chercheurs, suggère qu’une intelligence complexe, y compris l’intelligence des céphalopodes, pourrait être liée à cette expansion des miARN.
Fait intéressant, ce n’est pas la seule similitude entre les cerveaux des pieuvres et ceux des vertébrés. Les scientifiques ont précédemment découvert que les cerveaux des humains et des pieuvres contiennent tous deux un nombre élevé d’un type de cellule appelé transposons. Il semble qu’il se passe beaucoup plus de choses dans la tête (et les bras) d’une pieuvre que nous ne le comprenons.
La prochaine étape pour l’équipe de Rajewsky est d’essayer de comprendre exactement ce que font ces miARN.
“L’explosion notable du répertoire de gènes miARN chez les céphalopodes coléoïdes peut indiquer”, écrivent les chercheurs, “que les miARN et, peut-être, leurs fonctions neuronales spécialisées sont profondément liées et éventuellement nécessaires à l’émergence de cerveaux complexes chez les animaux”.
La recherche a été publiée dans Science Advances.
