Où une étoile de mer porterait-elle un chapeau, si elle en avait un, et quel est le rapport entre la disposition de son corps et celle de ses proches parents, les êtres humains ? De telles questions ont longtemps déconcerté les scientifiques, mais une équipe California pensent qu'ils ont enfin découvert où se trouve la tête d'une étoile de mer – et cela s'est avéré être une surprise totale.
À l’aide d’outils génétiques et moléculaires avancés, les chercheurs ont créé un atlas 3D de l’expression génétique des étoiles de mer (la manière dont les données codées dans un gène sont transformées en fonction) et ont cartographié leurs régions corporelles.
«La réponse est beaucoup plus compliquée que prévu», déclare Laurent Formery, chercheur postdoctoral. L'Université de Stanford, auteur principal de l'étude, qui a été menée dans les laboratoires de l'auteur principal, le professeur Christopher Lowe de la Stanford School of Humanities & Sciences, avec Daniel S Rokhsar de l'Université de California, Berkeley.
"C'est juste bizarre, et très probablement l'évolution du groupe a été encore plus compliquée." Le groupe des échinodermes comprend non seulement les étoiles de mer, mais aussi les concombres de mer et les oursins.
De manière inattendue, la « tête » d'une étoile de mer ne se trouve pas à un seul endroit. Au lieu de cela, les scientifiques ont détecté des régions « en forme de tête » réparties dans tout son centre et au milieu de chaque membre, avec une région en forme de queue le long de son périmètre.
Étant donné qu’aucune partie d’une étoile de mer ne présentait le schéma génétique associé à la trompe d’un animal, il semble que les étoiles de mer soient mieux décrites comme des têtes capables de ramper !
Mystère zoologique
Les étoiles de mer sont très anciennes mais aussi étroitement liées aux humains. Ils commencent leur vie sous forme d’œufs fécondés qui éclosent en larves flottant librement et peuvent dériver sous forme de plancton pendant des mois avant de se déposer sur le fond marin.
À ce stade, ils se transforment d’un « plan corporel bilatéral » symétrique comme les humains, en adultes avec une forme d’étoile à cinq branches, ou « plan corporel pentaradial ».
"Cela constitue un mystère zoologique depuis des siècles", explique Lowe. « Comment peut-on passer d’un plan corporel bilatéral à un plan pentaradial, et comment comparer n’importe quelle partie de l’étoile de mer à notre propre plan corporel ?
« Il n’y a rien anatomiquement sur une étoile de mer qui puisse être associé à un vertébré. Il n’y a tout simplement rien là-bas. Décidant d’ignorer l’anatomie « étrange », l’équipe a choisi de se concentrer sur l’analyse des étoiles de mer au niveau génétique et moléculaire.
Batstars (Patriria miniata) ont été choisis car des protocoles existaient déjà lors de recherches scientifiques antérieures sur cette espèce, très courante sur la côte ouest des États-Unis, où travaille l'équipe.
"Nous avons d'abord sectionné les bras de l'étoile de mer en fines tranches de la pointe au centre, de haut en bas et de gauche à droite", explique Formery. « Nous avons utilisé la tomographie de l'ARN pour déterminer quels gènes étaient exprimés dans chaque tranche, puis nous avons « réassemblé » les tranches en utilisant ordinateur des modèles. Cela nous a donné une carte 3D de l’expression des gènes.
Une deuxième méthode utilisait un développement technique récent appelé sur place réaction en chaîne d'hybridation. Cela impliquait de colorer les tissus de la chauve-souris et de les inspecter visuellement pour déterminer où un gène était exprimé.
"Même dans les articles moléculaires récents, il existe un point d'interrogation à propos des échinodermes dans l'arbre évolutif, car nous ne savons pas grand-chose à leur sujet", explique Formery. "C'était bien de montrer que – au moins au niveau moléculaire – nous disposons d'une nouvelle pièce du puzzle qui peut désormais être placée sur l'arbre." Les recherches de l’équipe sont publiées dans Nature.
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