Les araignées et les scorpions ont co-optés des gènes de leur jambe pour développer leur tête

Une étude suggère que les arthropodes comme les araignées et les scorpions ont utilisé des gènes de leur jambe pour développer leur tête. Une évolution remarquable qui peut expliquer la résilience des arthropodes sur les 4 coins de la planète.


Une araignée de mer provenant des eaux profondes de l'Antarctique. Ce n'est pas une vraie araignée, car elle fait partie du groupe des Cheliceratas qui est proche des araignées et des scorpions - Crédit : Kelly April Tyrrell, University of Wisconsin-Madison
Une araignée de mer provenant des eaux profondes de l'Antarctique. Ce n'est pas une vraie araignée, car elle fait partie du groupe des Cheliceratas qui est proche des araignées et des scorpions - Crédit : Kelly April Tyrrell, University of Wisconsin-Madison

Les arthropodes comptent parmi les animaux les plus performants de la planète. Ils vivent en mer (crabes en fer à cheval), dans le ciel (mouches des fruits) et sur la terre (scorpions) et ils sont définis par leurs exosquelettes extérieurs et leurs jambes et corps segmentés. Ces parties adaptables et modulaires peuvent aider à expliquer pourquoi ces animaux sont si bien adaptés à la vie aux 4 coins de la planète. Leurs jambes articulées et leurs corps cloisonnés aident également à fournir des indices sur leur évolution.

Le même code génétique pour différentes parties du corps

Dans une nouvelle étude publiée dans PNAS, les chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison, Emily Setton et Prashant Sharma, montrent que l’araignée commune et ses parents arachnides ont renoncé à un gène impliqué dans la création de têtes segmentées et à la place, ils ont recyclé les gènes de la jambe pour accomplir la tâche.

Nous étudions les araignées, les scorpions et d’autres pour aider à construire une histoire évolutive plus complète et regarder ce qui se passe dans le monde complexent des arthropodes selon Setton. Nous travaillons avec des animaux vraiment difficiles à étudier selon le chercheur. Une grande question du laboratoire est comment la diversité est-elle construite génétiquement et évolutionnairement ? Comment les anciennes lignées sont-elles liées et quels sont les mécanismes génétiques qui sous-tendent les différences entre elles ?

Illustration du gène Sp6-9, qui doit normalement former la jambe, développe aussi la tête chez les araignées et les scorpions dans un processus de cop-optation - Crédit : UW-Madison

Illustration du gène Sp6-9, qui doit normalement former la jambe, développe aussi la tête chez les araignées et les scorpions dans un processus de cop-optation – Crédit : UW-Madison

Par exemple, comment les mêmes appendices et les mêmes séquences de code génétique, qui font les griffes d’un homard font-ils aussi les parties buccales d’un papillon de nuit, les pattes avant d’une mante religieuse et l’oeil d’un ver plat ? Dans l’étude, Setton et Sharma montrent qu’une paire de gènes, appelés Sp6-9 et Dll, normalement impliqué dans le développement des pattes à un embryon d’arachnide, a été coopté par un groupe d’arachnides pour le développement de la tête de l’embryon. Ces mêmes arachnides manquent d’un autre gène, appelé Sp5, qui conduit normalement à une segmentation de la tête chez d’autres arthropodes comme les mouches des fruits.

Un gène de la jambe pour la tête

C’est une perte très spécifique à l’arachnide selon Setton. Sharma s’intéresse à l’évolution des filatures de soie des araignées appelées filières. Lui et Setton sondaient les gènes qui dictent leur formation en explorant s’ils sont, comme d’autres parties recyclées, des jambes modifiées. Cela a conduit Setton à examiner une variété de gènes impliqués dans le développement de la jambe de l’araignée. De façon inattendue, quand on a éliminé les gènes de développement des jambes chez les embryons d’arachnides, on a constaté que leurs segments de tête ont disparu.

Il y a un dicton en biologie qui dit que la nature est parcimonieuse selon Setton, dans la mesure où l’évolution ne va pas réinventer la roue. Il est relativement commun pour un gène donné de dicter une variété de fonctions d’une espèce à l’autre tel que le gène, qui code pour les os de la mâchoire chez les reptiles et aussi les os de l’oreille chez les humains.

Les araignées, les scorpions et deux autres animaux testés par Setton et Sharma semblent l’avoir fait avec Sp6-9 et Dll. Setton a également identifié un gène, appelé arrow, qui, lorsqu’il est perturbé, déclenche une cascade d’événements de signalisation cellulaire suggérant des relations importantes entre les gènes de segmentation et de développement de la jambe rencontrés chez les insectes et les arachnides.

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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