Votre code génétique détermine que vous développerez deux bras et deux jambes. Le même sort est vrai pour tous les mammifères. De même, le nombre de nageoires d'un poisson et le nombre de pattes et d'ailes d'un insecte sont intégrés dans leur code génétique. Les anémones de mer, cependant, défient cette règle et ont un nombre variable de bras de tentacule.
Jusqu'à présent, on ne sait pas ce qui régit le nombre de tentacules qu'une anémone de mer peut pousser. Des scientifiques du groupe Ikmi de l'EMBL Heidelberg, en collaboration avec des chercheurs du laboratoire Gibson du Stowers Institute for Medical Research à Kansas City, ont montré que le nombre de tentacules est défini par la quantité de nourriture consommée.
«Le contrôle du nombre de bras de tentacule par la prise de nourriture fait que l'anémone de mer se comporte plus comme une plante développant de nouvelles branches que comme un animal poussant un nouveau membre», explique le chef du groupe Aissam Ikmi. Définir quels facteurs environnementaux déclenchent des changements morphologiques est une question particulièrement importante étant donné la longévité des anémones de mer, certaines espèces vivant depuis plus de 65 ans.
En tant qu'animaux principalement sessiles, les anémones de mer doivent avoir développé des stratégies pour faire face aux changements environnementaux afin de maintenir une si longue durée de vie. «
Aissam Ikmi, chef de groupe, Laboratoire européen de biologie moléculaire
Les scientifiques ont montré que la croissance de nouveaux tentacules se produit non seulement lorsque l'anémone de mer est juvénile, mais également à l'âge adulte.
«Nous pouvons conclure que le nombre de bras de tentacule doit être déterminé par l'interaction entre les facteurs génétiques et environnementaux», explique Ikmi, qui a lancé ce projet alors qu'il était encore post-doctorant dans le laboratoire de Matt Gibson. Alors que l'anémone de mer utilise différentes stratégies pour construire des tentacules aux différentes étapes de sa vie, les bras finaux sont morphologiquement indiscernables les uns des autres.
«Si les humains pouvaient faire de même, cela signifierait que plus nous mangions, plus nous pourrions grandir de bras et de jambes», dit Ikmi. « Imaginez à quel point ce serait pratique si nous pouvions l'activer lorsque nous devions remplacer des membres endommagés. »
Lorsque le groupe d'Ikmi a étudié les endroits où se forment les nouveaux bras, ils ont découvert que les cellules musculaires pré-marquaient les sites de nouveaux tentacules. Ces cellules musculaires modifient leur signature d'expression génique en réponse à la nourriture.
La même signalisation moléculaire utilisée pour construire des tentacules chez les anémones de mer existe également chez de nombreuses autres espèces – y compris les humains. Jusqu'à présent, cependant, son rôle a été étudié principalement dans le développement embryonnaire.
«Nous proposons un nouveau contexte biologique pour comprendre comment l'absorption des nutriments impacte la fonction de cette signalisation développementale: une situation pertinente pour définir le rôle du métabolisme dans l'orientation de la formation des organes à l'âge adulte», explique Ikmi. «Les anémones de mer nous montrent qu'il est possible que les nutriments ne soient pas convertis en excès de stockage de graisse – comme c'est le cas chez tous les mammifères – mais plutôt transformés en une nouvelle structure corporelle.
Bien que cette découverte soit nouvelle en soi, elle montre également que les anémones de mer, qui sont traditionnellement utilisées pour les études évolutives du développement, sont bien adaptées pour étudier la morphogenèse dans le contexte des interactions organisme-environnement.
Pour construire la carte de ramification de nouveaux tentacules, les chercheurs ont analysé plus de 1000 anémones de mer une par une. «Marquer un si grand nombre de tentacules est, à certains égards, une histoire en soi», dit Mason McMullen en riant. McMullen, pharmacien clinicien au système de santé de l'Université du Kansas, a passé des mois à imager les têtes des anémones de mer pour noter leur nombre de tentacules et leur emplacement.
Sachant que le nombre de tentacules dans les anémones de mer est déterminé par leur apport alimentaire, le groupe prévoit de définir les nutriments clés essentiels à ce processus. Ikmi et son groupe veulent également approfondir le rôle non conventionnel des muscles dans la définition des sites où se forment de nouveaux tentacules.
«Nous étudions actuellement cette nouvelle propriété des cellules musculaires et nous sommes impatients de découvrir le mystère qui les sous-tend», conclut-il.
La source:
Laboratoire européen de biologie moléculaire
Référence du journal:
Ikmi, A., et al. (2020) Développement de tentacules dépendant de l'alimentation chez l'anémone de mer Nematostella vectensis. Communications de la nature. est ce que je.
