Communiqué de presse
Le vent
souffle sur l’arbre de l’évolution des animaux
Un indice pour expliquer la fameuse " explosion " du Cambrien
Paris, le 25 juin 1999
Les animaux d'organisation très simple comme les éponges, les méduses et les anémones - lignées anciennes émergeant à la racine de l’arbre généalogique des animaux - n’ont, semble-t-il, jamais posé de problème quant à leur origine. En revanche, l’incertitude a secoué la branche des animaux à symétrie bilatérale, ou Bilateria, qui inclut tous les animaux possédant un côté droit, un côté gauche et une tête. Plusieurs groupes de vers d'organisation simple, comprenant de nombreuses formes parasites - les vers plats (ou plathelminthes) et les vers ronds (ou nématodes) notamment - étaient traditionnellement considérés comme les “ premières étapes ” de l'évolution des Bilateria. Sans preuve tangible toutefois, ces animaux, très petits et à corps mous, n'ayant laissé aucun fossile.
Des travaux récents de comparaison de séquences de l'ARN de la petite sous-unité ribosomique (une composante de la machinerie de traduction des protéines) ont remis en question cette façon de voir. Les données ont, en effet, montré que les vers plats sont apparentés à des groupes d'organisation plus complexes, comprenant les annélides (lombrics, sangsues), les mollusques ou les brachiopodes (animaux à coquilles bivalves), tandis que les vers ronds se groupent avec les arthropodes (insectes, crustacés, arachnides), animaux avec lesquels ils n'ont a priori en commun que le fait de croître par des mues successives de leur cuticule.
Ces résultats surprenants, contestés par de nombreux zoologistes, demandaient à être confirmés par l'analyse d'autres gènes. C’est chose faite. L’équipe d’André Adoutte, professeur à l’Université Paris XI (Orsay) et directeur du Centre de génétique moléculaire du CNRS à Gif-sur-Yvette, a entrepris, en collaboration avec deux équipes américaine et britannique, l'étude de l'évolution d'un système génétique propre aux animaux, le complexe Hox.
Ce complexe est composé d’une dizaine de gènes similaires et contigus sur le chromosome. Il intervient au cours de l'embryogenèse pour fixer la destinée des cellules de l'embryon en fonction de leur position suivant l'axe antéro-postérieur. Pour simplifier, on peut dire que les gènes d'un bout du complexe sont nécessaires au développement de la tête, ceux du milieu à celui du tronc, enfin ceux de l'autre extrémité à celui de la queue. Cette famille de gènes est apparue via des duplications en tandem successives à partir d'un seul gène ancestral.
L'analyse de la structure du complexe des gènes Hox confirme solidement les résultats précédents. Les complexes Hox des plathelminthes et des brachiopodes présentent de fortes similitudes avec ceux des annélides et des mollusques. Ceux des nématodes et des priapuliens (vers marins apparentés aux nématodes) possèdent des points communs indéniables avec ceux des arthropodes. Plus encore, une dizaine de gènes au total est retrouvée presque systématiquement chez toutes les espèces. D’où l’idée que l'ancêtre des Bilateria possédait déjà une famille élaborée de gènes Hox. Cet ancêtre serait donc un animal morphologiquement beaucoup plus complexe que précédemment imaginé. La diversité des animaux actuels aurait été produite soit par une complexification, l’acquisition de nouveaux organes chez des lignées comme les vertébrés, soit par une simplification de la morphologie, la perte de certains organes, chez d’autres animaux comme les vers plats et les nématodes.
L'hypothèse de cet ancêtre complexe des Bilateria permettrait d'expliquer la fameuse “explosion cambrienne ”, cette apparition brutale il y a 540 millions d'années, au Cambrien, de presque tous les phylums bilatéraux modernes. Selon les chercheurs, l'existence de réseaux complexes de gènes régulateurs du développement chez les ancêtres aurait permis une diversification considérable des plans d'organisation dès que les conditions écologiques sont devenues favorables.
Référence : “ Hox genes in brachiopods and priapulids and protostome evolution ”. Renaud de Rosa, André Adoutte, Guillaume Balavoine (Centre de génétique moléculaire du CNRS à Gif-sur-Yvette) Jennifer K Grenier, Sean B Carroll (HHMI, université du Wisconsin, à Madison), Tatiana Andreeva (université de St Petersbourg, Russie), Charles E Cook, Michael Akam (université de Cambridge). Nature, 339, 772-776.
Contact chercheurs
:
André Adoutte / Guillaume Balavoine
Centre de génétique moléculaire
CNRS, Gif-sur-Yvette
Tél : 33 1 69 82 32 20 / 32 26
Mél : prenom.nom@cgm.cnrs-gif.fr
Contact département Sciences de la Vie :
Thierry Pilorge
Tél : 33 1 44 96 40 26
Mél : thierry.pilorge@cnrs-dir.fr
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