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L'anémone de mer, un animal qui a quelque chose du végétal

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Le contrôle des gènes chez l'anémone de mer présente des similarités avec les animaux d'une part et les plantes d'autre part. Ces mécanismes de régulation dateraient de l'ancêtre commun à tous ces organismes vivants.

Nematostella vectensis, une anémone de mer, appartient à la famille des cnidaires, des organismes animaux n’ayant que deux couches cellulaires (endoderme et ectoderme), et seulement 12 à 20 types de cellules somatiques. © Cymothoa exigua, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Dans deux articles de la revue Genome Research, des chercheurs exposent les mécanismes de contrôle génétique existant chez un cnidaire : l'anémone de mer Nematostella vectensis. Les cnidaires ont divergé des animaux « bilatéraux » (comme les insectes, les mammifères, etc.) il y a plus de 600 millions d'années.

Du point de vue génétique, chez les animaux bilatéraux, les gènes possèdent des enhancers, ou amplificateurs : des séquences auxquelles s'associent les facteurs de transcription de manière spécifique pour les activer ou les inhiber. Grâce aux avancées des nouvelles technologies de séquençage, des cartes génétiques de ces éléments de contrôle des gènes ont été réalisées chez différents organismes animaux. Des chercheurs de l'université de Vienne (Autriche) ont donc voulu identifier ces amplificateurs chez les cnidaires, pour les comparer à ceux des autres animaux. Ils ont ainsi identifié plus de 5.000 amplificateurs dans le génome de Nematostella vectensis et généré la première carte génétique des éléments régulateurs d'un animal non bilatéral.

Les chercheurs ont observé que les régulations génétiques chez Nematostella vectensis se rapprochaient de celles des animaux à symétrie bilatérale : il existe une forte conservation des éléments de contrôle des gènes entre cnidaires et animaux bilatéraux. L'analyse du génome de Nematostella vectensis a même montré qu'il était, par certains aspects génétiques, plus proche de génomes de vertébrés, par exemple pour l'organisation génomique (structure intron-exon, etc.) que de génomes d'animaux invertébrés.

Structure d’un précurseur de microARN. © Paul, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Des microARN d’anémone de mer rappelant ceux des plantes

En plus des contrôles exercés par les amplificateurs, l'expression d'un gène peut être modulée par de petits ARN : les microARN. Chez les animaux bilatéraux, les microARN reconnaissent leurs cibles grâce à une courte séquence, ils se lient aux ARN messagers (ARNm), inhibent leur traduction en protéine ou les déstabilisent. Les microARN existent aussi chez les plantes, où ils sont fabriqués par une voie de synthèse différente et agissent par un autre mécanisme : les séquences cibles ont une complémentarité quasi parfaite avec les microARN et les ARNm sont clivés par l'intervention des protéines Argonautes.

Les chercheurs de l'université de Vienne, en collaboration avec des équipes états-uniennes, françaises et norvégiennes, ont isolé 87 microARN de l'anémone de mer. Un seul microARN semble conservé chez les bilatéraux et les cnidaires : miR100. En réalité, les microARN de Nematostella vectensis ressemblent beaucoup à ceux des plantes : ils ont une complémentarité parfaite avec leurs ARN cibles qui sont clivés. De plus, le gène Hyl1 a été découvert chez l'anémone, alors que c'est un gène essentiel à la synthèse des microARN des plantes ; il n'avait jamais été identifié chez un organisme animal auparavant. Hyl1 devait donc être présent chez l'ancêtre commun des plantes et des animaux, mais aurait été perdu chez les animaux bilatéraux.

Alors que le génome de l'anémone et son contrôle génétique au niveau de l'ADN est similaire à celui des vertébrés, ses contrôles post-transcriptionnels ressemblent à ceux des plantes et pourraient dater de l'ancêtre commun des plantes et des animaux.