Le cerveau des pieuvres est devenu complexe de la même manière que le nôtre
Une étude de l’activité de l’ARN, un type de matériel génétique, dans le corps des pieuvres suggère que le cerveau des céphalopodes a évolué vers une plus grande complexité de la même manière que le cerveau des vertébrés – en utilisant beaucoup plus d’ARN régulateurs appelés microARN (miRNA) pour contrôler l’activité des gènes.
Une expansion massive du répertoire génétique des miARN
« Nous montrons que la principale innovation en matière d’ARN chez les céphalopodes à corps mou est une expansion massive du répertoire génétique des miARN », indique une étude qui doit encore faire l’objet d’un examen officiel par les pairs et qui est dirigée par Nikolaus Rajewsky, du Centre Max Delbrück de médecine moléculaire de Berlin. « Les seules expansions comparables des miARN se sont produites, de manière frappante, chez les vertébrés ».
L’intelligence relativement élevée des pieuvres, des calmars et des seiches intrigue depuis longtemps les biologistes, notamment parce qu’elle est si inhabituelle chez les mollusques et les invertébrés en général. Il est généralement admis qu’une intelligence élevée nécessite un cerveau plus complexe. C’est pourquoi divers groupes ont cherché à savoir comment le cerveau des céphalopodes a évolué pour devenir plus complexe.
Plus de 50 miARN sont apparus chez les ancêtres des calmars
L’équipe de Rajewsky a découvert que le nombre de miRNA différents chez les céphalopodes est comparable à celui des vertébrés. En particulier, plus de 50 miARN sont apparus chez les ancêtres des calmars et des pieuvres, et ont été conservés depuis la séparation de ces lignées il y a plus de 300 millions d’années. Le fait qu’ils aient été conservés suggère que leur fonction est importante. Aucun autre invertébré n’a développé autant de miARN.
Les principales molécules d’ARN fabriquées par les cellules sont connues sous le nom d’ARN messagers. Ce sont des copies des gènes de notre génome et elles transportent les instructions pour la fabrication de protéines vers les usines de fabrication de protéines d’une cellule. Cependant, les miARN sont de petits morceaux d’ARN qui ne codent pas des protéines. Au contraire, ils régulent les activités de nombreux gènes différents, généralement en interagissant avec de nombreux ARN messagers différents.
Le fait de disposer d’un plus grand nombre de miARN différents permettrait aux céphalopodes de générer davantage de types de neurones et pourrait donc être à l’origine d’une plus grande complexité cérébrale. Bien que l’équipe n’ait pas démontré que c’est définitivement le cas, elle a montré que nombre de ces miARN sont actifs dans le cerveau en développement des jeunes poulpes.
Les miARN sont liés à l’évolution des cerveaux complexes
« Nous proposons que les miARN soient intimement liés à l’évolution des cerveaux chez les animaux complexes », indique cette étude. Les auteurs n’ont pas voulu discuter de leurs résultats avant leur publication dans une revue à comité de lecture, mais d’autres chercheurs affirment que ces résultats sont fascinants.
« Nous sommes certainement d’accord sur le fait qu’une expansion spectaculaire du répertoire des miARN a pu contribuer au développement du système nerveux complexe », déclarent Joshua Rosenthal du Marine Biological Laboratory de Woods Hole, dans le Massachusetts, et Eli Eisenberg de l’université de Tel Aviv, en Israël. Mais ils pensent que ce n’est peut-être pas le seul mécanisme en cause.
En 2017, une équipe comprenant Rosenthal et Eisenberg a suggéré que la complexité du cerveau des céphalopodes était due à un processus appelé édition de l’ARN. L’édition de l’ARN fait référence aux modifications apportées aux ARN messagers, qui peuvent inclure des altérations des séquences génétiques dans des molécules.
L’édition de l’ARN se produit dans toutes les cellules complexes, mais Rosenthal et Eisenberg ont signalé que les modifications des séquences sont particulièrement courantes chez les céphalopodes. Ils ont proposé que cela permette à des gènes uniques de générer un plus large éventail de protéines différentes, et que c’est ce qui a conduit à une plus grande complexité du cerveau.
L’édition de l’ARN qui un joue un rôle ne peut pas être écartée
L’équipe de Rajewsky n’a trouvé aucune preuve que l’édition de l’ARN est particulièrement importante chez les pieuvres. Cependant, Rosenthal et Eisenberg pensent toujours qu’elle joue un rôle, affirmant que ces deux idées ne s’excluent pas mutuellement.
L’idée que l’édition de l’ARN joue un rôle ne peut pas être écartée, déclare Clifton Ragsdale de l’Université de Chicago. Il indique que son équipe a trouvé des niveaux beaucoup plus élevés d’édition de l’ARN dans les systèmes nerveux des calmars que dans d’autres tissus, dans des travaux qui doivent encore être publiés.
Cette recherche a été pré-publiée dans bioRxiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : Unsplash