Des surprises dans les gènes des tortues marines pourraient les aider à s’adapter à un monde en évolution rapide

Le génome d’une seule espèce contient l’ensemble d’instructions génétiques utilisées pour construire cette espèce, et le séquençage du génome de n’importe quelle espèce représente une énorme quantité de travail. Cela s’apparente à la traduction d’une bibliothèque entière dans une langue que les scientifiques peuvent lire et n’a été possible qu’au cours des dernières décennies. Pour les tortues vertes, un “projet” de génome, comprenant environ 100 000 informations génétiques, est disponible depuis 2013, “mais”, explique Blair Bentley, chercheur postdoctoral en conservation de l’environnement à l’UMass Amherst et auteur principal de la nouvelle recherche, “Ces éléments d’information génétique n’étaient pas cartographiés avec précision. C’était comme si vous entriez dans une bibliothèque et que vous trouviez 100 000 pages gisant sur le sol.”

Pour cataloguer plus précisément les génomes des tortues, l’équipe internationale s’est tournée vers de nouvelles technologies, notamment le séquençage à lecture longue, une technique récemment nommée méthode de l’année 2022 par la revue Nature. Cela a permis de séquencer les génomes de pratiquement toutes les espèces vivantes et de le faire avec beaucoup plus de précision qu’auparavant. Le séquençage des génomes des tortues a été réalisé à la fois à l’Université Rockefeller, dans le Vertebrate Genome Laboratory (VGL), dirigé par Erich Jarvis, qui préside le VGP, et Olivier Fedrigo, qui est directeur du VGL, et au Max Planck Institute of Molecular Biologie cellulaire et génétique par Eugene Myers – tous coauteurs de la nouvelle étude. “Ces avancées nous ont permis de faire l’équivalent de tout classer selon le système décimal Dewey afin que nous puissions commencer à comprendre comment tout s’emboîte”, déclare Bentley.

Une fois que Bentley et ses co-auteurs ont correctement organisé et annoté les données génétiques, ils ont commencé à trouver des surprises. La première est que, bien que les tortues vertes et les tortues luth aient divergé d’un ancêtre commun il y a environ 60 millions d’années, leurs génomes sont remarquablement similaires.

Semblable, mais pas pareil. “Ce sont ces différences qui les rendent uniques”, explique Lisa Komoroske, professeur de conservation de l’environnement à l’UMass et l’un des deux auteurs principaux de l’article. Et ce sont ces différences qui peuvent détenir la clé de la survie à long terme de chaque espèce, d’autant plus que les populations de tortues vertes et luths ont connu des déclins précipités en raison de l’activité humaine.

Il s’avère que les tortues vertes ont développé plus de gènes dédiés à l’immunité, suggérant un système immunitaire mieux préparé aux nouveaux agents pathogènes, ainsi que plus de récepteurs olfactifs – elles ont un meilleur odorat. Le génome de la tortue luth montre également qu’elle réduit la diversité génétique et a historiquement eu des niveaux de population inférieurs. “C’est à la fois une bénédiction et une malédiction”, explique Komoroske, “car cela signifie que, bien que les tortues luth soient une espèce résiliente, il n’y a pas beaucoup de diversité génétique pour qu’elles puissent évoluer pour relever les défis de leur environnement en évolution rapide.” De telles informations aideront les biologistes de la conservation à prendre des décisions plus éclairées sur la meilleure façon de protéger ces animaux alors qu’ils sont confrontés aux défis de l’adaptation à notre planète en évolution rapide.

De plus, plus Bentley et Komoroske passaient de temps dans les génomes des tortues, plus il devenait clair qu’une grande partie des différences génétiques entre les deux espèces se trouvaient, non pas sur les macrochromosomes, mais sur ce qui était autrefois considéré comme « génétique ». junk” : microchromosomes, ou petits fragments génétiques qui semblent ne pas exister chez les mammifères mais qui sont caractéristiques des génomes aviaires et reptiliens. “Nous avons trouvé la plupart des divergences entre le vert et les tortues luth sur ces microchromosomes”, explique Camila Mazzoni, chercheuse à l’Institut Leibniz pour la recherche sur les zoos et la faune et autre auteur principal de l’étude, “et notre travail alimente la recherche croissante sur l’importance des microchromosomes dans l’évolution des vertébrés.”

“La seule façon dont nous pouvions faire ce travail était à travers un incroyable réseau de collaboration qui a réuni des scientifiques de différents domaines avec des organisations comme le Vertebrate Genome Project et le Southwest Fisheries Science Center de la NOAA Fisheries, soutenus par des bailleurs de fonds du monde entier”, déclare Komoroske. En effet, la recherche a été soutenue par la National Science Foundation, la National Oceanic and Atmospheric Administration, le Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, les National Institutes of Health, le Howard Hughes Medical Institute, le Vertebrate Genomes Project, le Sanger Institute, la São Paolo Research Foundation, Ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche, Generalitat de Catalunya, Fondation la Caixa, Fonds pour la science et la technologie de Vienne, Ville de Vienne, Gouvernement gallois Sêr Cymru II, Programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne dans le cadre de la bourse Marie Skłodowska-Curie, Florida Sea Turtle Grants Program et des donateurs internationaux individuels.