Découverte sur le système nerveux de l’étoile de mer : une énigme enfin résolue

Cela ressemble à un jeu pour enfants ou à une question absurde : où est la tête de l’étoile de mer? En réalité, cette énigme occupe les spécialistes depuis plus d’un siècle, tant cet animal et tous ses cousins du groupe des échinodermes (oursins, concombres de mer …) présentent une organisation originale. Alors que toutes les espèces issues du super-embranchement des deutérostomiens affichent une symétrie axiale (droite-gauche) avec une distribution dite antéropostérieure (de la tête à la queue), rien de tel chez l’étoile de mer et ses proches. Tous exhibent une symétrie radiale d’ordre cinq. Quant à déterminer où se trouvent la tête et la queue, nul ne le savait jusqu’ici.

Des chercheurs d’universités américaines (Stanford, Berkeley, Columbia), britanniques (Southampton) et japonais (Okinawa) viennent de percer le mystère. “En gros, on peut dire que l’étoile de mer est juste une tête” résume le Français Laurent Formery, étudiant en postdoctorat à Stanford et premier auteur de l’article de la revue Nature qui annonce ce résultat. Pour l’établir, les scientifiques se sont appuyés sur des études moléculaires. Là où l’anatomie avait jusqu’ici échoué, les gènes ont permis de conclure.

Laurent Formery et ses collègues se sont ainsi employés à dresser la carte de l’expression des gènes chez l’animal. Grâce à deux techniques de pointe – la tomographie de l’ARN et l’hybridation in situ – ils ont pu pister l’activité de certains d’entre eux et ainsi regarder comment la répartition traditionnelle tête / tronc / queue observée chez les espèces bilatérales se traduisait chez les étoiles de mer. En effet, ce sont les mêmes gènes qui “codent” pour ces différentes grandes parties du corps à travers le vivant.

Une forme extraordinaire

Des résultats tout à fait inattendus sont alors apparus. L’hypothèse dominante, qui voulait que chaque bras reproduise dans sa longueur le déploiement classique de la tête vers la queue, a été réduite à néant. Les chercheurs ont au contraire observé que les gènes de la tête étaient exprimés sur toute la longueur des bras de l’animal. La tête partout, mais le tronc et la queue, nulle part. Ils n’ont en effet trouvé aucun des marqueurs moléculaires associés à ces parties du corps. En revanche, en suivant les gènes codants pour les différentes parties de la tête, ils ont retrouvé l’équivalent d’un axe antéropostérieur, se déployant du centre vers la périphérie de chaque bras.

Cette découverte va permettre de plonger un peu mieux équipé dans deux boîtes noires jusqu’ici totalement hermétiques. D’abord, pour tenter de comprendre comment l’animal peut passer d’un stade larvaire classiquement bilatéral à ce stade adulte à symétrie d’ordre 5. Ensuite, pour déterminer son évolution. On sait, en effet, que notre ancêtre commun, il y a quelque 600 millions d’années, était, comme nous, bilatéral. Pourquoi et comment les échinodermes ont-ils bifurqué vers cette forme extraordinaire? Laurent Formery, qui a fait sa thèse sur les oursins, cherche désormais des réponses chez les concombres de mer.