Le python birman et la séquence d’ADN responsable de la perte des membres. Eric Zamora/Florida Museum of Natural History et Martin J. Cohn/Université de Floride hide caption
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Eric Zamora/Florida Museum of Natural History et Martin J. Cohn/Université de Floride
Python birman et la séquence d’ADN responsable de la perte de membres.
Eric Zamora/Musée d’histoire naturelle de Floride et Martin J. Cohn/Université de Floride
Il y a environ 150 millions d’années, les serpents se promenaient sur pattes sur la Terre, avant de passer de la strate à la glissade.
A présent, deux scientifiques ont mis le doigt sur le processus génétique qui a fait perdre leurs pattes aux serpents. Qui plus est, ils affirment que la « machinerie moléculaire » pour le développement des pattes persiste encore chez les serpents après ces millions d’années – elle est simplement désactivée.
Certains serpents, comme les pythons, conservent de minuscules vestiges de pattes sous la forme de deux petites bosses de chaque côté de leur bassin. Les scientifiques de l’Université de Floride qui ont mené les recherches sur les pattes de serpent publiées jeudi dans Current Biology se sont concentrés sur les pythons pour cette étude.
Comme le coauteur et professeur de génétique moléculaire Martin Cohn le dit à The Two-Way, un gène connu sous le nom de Sonic hedgehog est responsable du développement des membres. (Oui, ce gène a été nommé par des passionnés du jeu vidéo.)
Les chercheurs de Floride ont découvert que le gène Sonic hedgehog clignote très brièvement dans les embryons de python âgés de moins de 24 heures. Ce signal génétique n’avait pas été détecté auparavant chez les pythons.
Cohn explique que le Sonic hedgehog des serpents s’allume comme chez tout vertébré doté de membres, mais s’éteint ensuite. « Nous voulions vraiment creuser », dit-il, « jusqu’à la nature exacte de la raison de cela dans le génome ».
Il explique que chez les vertébrés à membres, Sonic hedgehog contrôle le développement de nombreux organes, et pas seulement des bras et des jambes. Des séquences régulatrices de l’ADN appelées enhancers contrôlent la façon dont ces gènes s’activent et se désactivent pour des parties spécifiques du corps. Sans un exhausteur pour les membres, Sonic Hedgehog ne pouvait pas les faire se développer complètement. Les chercheurs ont découvert que plusieurs sections d’ADN dans cet enhancer ont été supprimées à un moment donné au cours de l’évolution du python.
Les mêmes sections ont été supprimées dans les séquences d’ADN des boa constrictors, dit Cohn. Et les résultats étaient encore plus prononcés chez les serpents qui n’ont plus du tout de vestiges de pattes, comme les cobras et les vipères. L’amplificateur de membres Sonic Hedgehog était « presque indétectable », dit-il. « Cela nous indique donc qu’il y a eu une dégradation séquentielle de Sonic hedgehog dans les membres chez les serpents. »
En résumé, l’étude indique que ces mutations de l’exhausteur de membre Sonic hedgehog sont responsables de l’arrêt du développement des membres chez les pythons.
La recherche a ensuite pris un tour encore plus surprenant lorsque les scientifiques ont étudié l’activité d’un autre gène, appelé HOXD, qui intervient dans la fabrication des doigts et des orteils. En étudiant les embryons de pythons, « nous avons vu un modèle d’activité de ce gène HOXD qui était caractéristique d’un pied, ce qui est un résultat vraiment étrange, car les pythons ne construisent pas de pieds », dit Cohn.
Et puis, dit Cohn, lui et sa collègue chercheuse Francisca Leal ont trouvé ceci : Les pythons embryonnaires « fabriquent un modèle pré-cartilagineux de tous les éléments squelettiques du membre. … Ils commencent à former une jambe complète jusqu’au pied. »
« C’était absolument époustouflant parce que c’était comme le développement d’un squelette de jambe cryptique dans un embryon », dit-il, ajoutant que l’exhausteur de membre Sonic hedgehog muté ne permet finalement pas à ce membre cryptique de se développer.
Cohn dit que cela pointe vers une implication intéressante sur la façon dont les serpents ont évolué au cours de millions d’années :
« Il y a un certain nombre de serpents fossiles avec des jambes. Les paléontologues ont fait valoir que certains de ces anciens serpents ont conservé les pattes de leurs ancêtres, tandis que d’autres espèces ont évolué après la perte des pattes et, ainsi, elles ont pu réacquérir des pattes. »
Cela pourrait être dû au fait que les pythons ont conservé une grande partie de la machinerie moléculaire pour fabriquer des membres, selon Cohn.
« C’est fascinant – comment ré-évolue-t-on une structure qui a été perdue ? C’est plutôt rare », dit-il.
« Mais ce que ces résultats nous disent, c’est que ce n’était peut-être pas un processus aussi difficile qu’il n’y paraît. Ils n’ont pas eu à réinventer des membres à partir de zéro. Il y a déjà un degré remarquable de développement des membres qui se produit dans l’embryon et si vous avez simplement conservé ces structures embryonnaires et leur avez permis de compléter le développement du squelette, vous avez des jambes. »