les-cténophores-pourraient-réécrire-évolution-du-cerveau
Les animaux marins appelés cténophores ont un système nerveux différent de celui de tout autre animal connu. Leurs neurones ont une forme étrange et utilisent des substances chimiques que l’on ne trouve pas dans ceux des autres animaux.

Des animaux pas comme les autres

« Ces neurones sont tout à fait uniques », explique Pawel Burkhardt, de l’université de Bergen, en Norvège. Les neurones particuliers des cténophores pourraient être une adaptation à leur mode de vie et au fonctionnement de leur organisme.
Ils viennent également alimenter le débat actuel entre les biologistes de l’évolution sur la façon dont les premiers cerveaux animaux ont évolué. En particulier, la controverse porte sur la question de savoir si le cerveau a évolué une seule fois chez les tout premiers animaux, ou plusieurs fois dans différents groupes.
Les cténophores sont l’un des plus anciens groupes d’animaux, et le plus ancien à posséder un système nerveux. Bien qu’elles ressemblent un peu aux méduses, elles ont une histoire évolutive distincte. Leur nom vient des « peignes » qui courent le long de l’extérieur de leur corps. Chaque peigne est une rangée de minuscules tentacules qui propulsent l’animal dans l’eau.

Ces animaux possèdent un fin réseau de neurones

Les cténophores en forme de peigne n’ont pas de grand cerveau central. À la place, elles possèdent un fin réseau de neurones. « Ce qui nous échappait jusqu’à présent, c’était ce qui se passait au niveau du système nerveux », explique Burkhardt. Les neurones des autres animaux produisent des substances chimiques caractéristiques, notamment de petites protéines appelées neuropeptides. Mais personne n’avait identifié de neuropeptides dans les neurones des peignes.
L’équipe de Burkhardt a étudié un peigne d’un cténophore de peigne dont le génome avait déjà été séquencé. Les chercheurs ont utilisé un outil d’apprentissage automatique pour prédire 129 neuropeptides possibles à partir du génome. Ils ont ensuite cultivé cet animal en laboratoire et ont identifié 16 de ces neuropeptides dans leurs neurones. Ces neuropeptides étaient différents de ceux observés chez tout autre animal.
« Ils ont pris un grand risque en adoptant cette approche et je pense que cela a été payant », déclare Leslie Babonis de l’université Cornell à New York. Dans des expériences de suivi, l’équipe a utilisé ces neuropeptides pour étiqueter des neurones individuels et a constaté que quatre des substances chimiques avaient des effets détectables sur le comportement, modifiant la vitesse à laquelle les alvéoles des peignes nagent.
Enfin, les chercheurs ont obtenu une image tridimensionnelle d’un neurone du réseau nerveux de l’animal. Ils l’ont créée en prélevant de fines tranches d’une gelée de peigne et en les scannant au microscope électronique, avant de combiner les images qu’ils avaient obtenues.

Un réseau tentaculaire de neurites

Ces neurones possèdent un corps cellulaire central et plusieurs vrilles appelées neurites. Le neurone en gelée de peigne possédait un réseau tentaculaire de neurites, mais ceux-ci avaient fusionné en plusieurs points. Cela signifie que ce ne sont pas seulement les neurones qui, collectivement, forment un filet : les neurones individuels ressemblent également à un filet. « Cela ressemble davantage à une toile d’araignée ou à un trampoline », explique Burkhardt. « Je n’ai pas vu cela dans d’autres lignées animales ».
Un neurone de gelée en peigne comme celui-ci a été dessiné par le zoologiste allemand Richard Hertwig dans son livre de 1880, mais ce n’est que maintenant que l’équipe de Burkhardt a confirmé cette observation.
On ne sait pas exactement pourquoi les cténophores ont des neurones en forme de filet. Selon Burkhardt, cela pourrait être dû au fait que pour se déplacer, elles doivent activer simultanément tous leurs peignes, qui sont très espacés, de sorte que le signal de déplacement doit être transmis rapidement dans tout le corps.
Cette découverte pourrait alimenter les discussions sur l’évolution du cerveau. Pendant des décennies, on a supposé que les premiers animaux n’avaient pas de neurones parce qu’ils étaient absents des éponges, dont les ancêtres auraient été les premiers groupes d’animaux encore en vie à se détacher de l’arbre de l’évolution animale et à commencer à évoluer indépendamment.

Ils ont été les premiers à se séparer de l’arbre de l’évolution animale

Cependant, certains biologistes pensent maintenant que ce sont les ancêtres des cténophores, et non les éponges, qui ont été les premiers à se séparer de l’arbre de l’évolution animale, ce qui est cohérent avec l’idée que les neurones et le cerveau ont évolué au moins deux fois indépendamment. L’idée que les gelées de peigne sont arrivées en premier est contre-intuitive car elles sont plus complexes que les éponges, dit Babonis.
« Il est difficile pour les gens d’accepter cette relation entre la complexité perçue et l’ordre évolutif de ces animaux », dit-elle. « Mais il y a de plus en plus de données qui le démontrent ».
Burkhardt dit que nous ne devrions pas confondre la question de savoir quel groupe s’est divisé en premier avec la question de savoir combien de fois les neurones ont évolué. Il souligne qu’un autre groupe d’animaux appelé placozoaires est connu pour s’être scindé après les cténophores à peigne, et qu’il est dépourvu de neurones.

Une recherche qui ouvre la porte

« Même si les cténophores arrivent en deuxième position, ils auraient très probablement pu créer leur propre système nerveux », déclare Burkhardt. « Je pense qu’il est trop tôt pour dire si [les neurones] ont évolué indépendamment. Mais cet article ouvre clairement la porte. »
Cette recherche a été pré-publiée dans bioRxiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : iStock

Les cténophores pourraient réécrire l'évolution du cerveaumartinBiologie
Les animaux marins appelés cténophores ont un système nerveux différent de celui de tout autre animal connu. Leurs neurones ont une forme étrange et utilisent des substances chimiques que l'on ne trouve pas dans ceux des autres animaux. Des animaux pas comme les autres 'Ces neurones sont tout à fait uniques',...