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Plongée génomique dans l’histoire des vertébrés

jeudi 9 janvier 2014

par Agnès Vernet

L’étude du génome de la chimère-éléphant apporte de nouveaux éléments sur l’origine des animaux osseux.

Dans l’histoire évolutive des vertébrés, l’émergence des Gnathostomata, le groupe phylogénétique qui rassemble tous les vertébrés à mâchoire, marque un événement crucial. Ces animaux ne se sont pas seulement différenciés des autres Chordés par leur dentition, mais aussi par l’apparition d’un système immunitaire très puissant et jusqu’alors inédit. La grande inventivité génétique attachée à l’apparition des Gnathostomata explique pourquoi ils représentent aujourd’hui le groupe dominant – à plus de 99 % – des vertébrés vivants.
Pour comprendre l’origine de ce tournant de l’évolution, des chercheurs de l’Université de Singapour se sont intéressés à la chimère-éléphant (Callorhinchus milii), un poisson cartilagineux qui appartient, avec les raies et les requins, aux Chondrichthyens, une des deux classes issues des Gnathostomata, l’autre étant celle des Ostéichthyens, les poissons osseux dont descendent les mammifères.
L’analyse du génome de C. milii démontre l’importance des phosphoprotéines secrétées qui fixent le calcium pour l’apparition des os chez les vertébrés. La chimère-éléphant, ne possède pas les gènes codant ce groupe de protéines. Si on enlève ces gènes à des poissons zèbres, Ostéichthyens, les animaux présentent un défaut majeur lors de l’ossification. Les chercheurs confirment ainsi la place particulière de ces phosphoprotéines secrétées dans l’histoire évolutive.
L’étude fine du système immunitaire adaptatif – lié aux lymphocytes – de C. milii est aussi une source d’enseignement. Bien qu’il ne possède pas la plupart des gènes associés à la lignée CD4, le génome du poisson contient les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité II (CMH II), suggérant que l’association entre les corécepteurs CD4 et les antigènes CMH II serait spécifique des animaux osseux.
En plus d’établir des éléments concrets de l’histoire des vertébrés, ces recherches proposent un modèle pertinent pour l’étude des Gnathostomata à travers C. milii, un poisson remarquable dont le volume du génome est seulement d’une gigabase.

Venkatesh B et al. (2014) Nature,
doi:10.1038/nature12826

C. milii
© Venkatesh B

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