L’ornithorynque au look bizarre est devenu l’animal-affiche de la science de l’évolution. C'est un pont vivant entre un lézard velu qui était notre ancêtre et le mammifère que nous sommes aujourd'hui. Mais le génome de l'ornithorynque récemment publié montre que cet indigène d'Australie possède un amalgame de gènes ressemblant à ceux des oiseaux, des mammifères et des reptiles. La recherche a également mis en évidence l'importance exceptionnelle de ce continent dans la recherche génétique.
"Coupée du courant dominant de l'évolution depuis 80 millions d'années, l'Australie se spécialise dans des plantes et des animaux vraiment différents", a déclaré Jenny Graves, professeur de génomique comparée à l'Université nationale australienne de Canberra. "Notre accès aux kangourous et aux diables tasmaniens, aux dragons, aux kookaburras et aux vieux arbres à gommier offre des opportunités de contribuer de manière unique à la génomique internationale."
Il y a des millions d'années, lorsque l'Australie s'est éloignée de la grande masse de terres appelée Gondwana, sa flore et sa faune ont été isolées - une solitude qui fait de ce pays un lieu qui ressemble à un énorme laboratoire évolutif. Plus de 80% des espèces végétales et animales australiennes sont endémiques, ce qui signifie qu'elles ne se produisent naturellement que sur ce continent. Ce groupe comprend douze familles de plantes à fleurs, quatre oiseaux et sept mammifères, dont certains portent des noms tels que pygmée à longues queues et chauve-souris insectivore à nez tubulaire.
Ce patrimoine biologique a été préservé grâce à un mélange de gènes présents dans l’ornithorynque, qui, avec l’échidné (ou fourmilier épineux), appartient à une classe de mammifères appelée monotrèmes, car ils ne disposent que d’une seule ouverture pour la reproduction et l’élimination des déchets.
Comme les autres mammifères, l'ornithorynque a une fourrure, des thermorégules et des lactates, bien qu'il n'ait pas de mamelons (le jeune recouvre le lait de l'abdomen de sa mère). Mais il pond des œufs comme des reptiles et des oiseaux et l'ornithorynque mâle porte du venin (des éperons dans les pattes postérieures), autre caractéristique de certains reptiles, alors que son sperme et son maquillage sexuel sont proches de ceux du poulet.
Graves, co-responsable du projet sur le génome de l'ornithorynque et l'une des 26 Australiennes sur les 100 scientifiques internationaux présents, a remporté plusieurs prix scientifiques et a été qualifiée de "trésor national" pour ses travaux novateurs sur les espèces indigènes. En tant qu'autorité en matière de détermination du sexe, elle a consacré des décennies à la recherche sur l'ornithorynque et sur cet emblématique marsupial, le kangourou - et a suggéré les études génomiques sur les deux.
Le génome de l'ornithorynque est maintenant terminé, ce qui provoque une vague d'enthousiasme dans la communauté scientifique. Et l'énigme kangourou est elle aussi sur le point d'être résolue, le génome de cet animal devant être publié dans les prochains mois.
Les pattes avant palmées de l'ornithorynque s'étendent pour faciliter la nage, mais se replient sur la terre ferme, de sorte que les griffes puissent creuser des terriers dans les berges de terre au bord de l'eau (CORBIS) 
Quand il plonge, l'ornithorynque ferme les yeux, les oreilles et les narines et trouve sa nourriture dans des récepteurs électriques insérés dans son bec qui détecte le mouvement d'une petite proie (photo fournie par Nicole Duplaix / Getty Images) 
Le génome de l'ornithorynque récemment décodé montre que l'ornithorynque possède des gènes aviaires, reptiliens et mammifères (Photo avec la permission de Warrawong Wildlife Sanctuary, Australie méridionale, Australie) 
Originaire d'Australie, l'ornithorynque est extrêmement timide et on le voit rarement sauf tôt le matin et le soir (Photo: Ian Elton, Healesville Sanctuary, Victoria, Australie) 
Avec un bec comme un canard, une queue comme un castor et des pieds palmés, l'ornithorynque a une apparence bizarre, mais il est bien équipé pour son style de vie semi-aquatique (Photo: Ian Elton, Healesville Sanctuary, Victoria, Australie) Dans le cadre d'un projet financé en partie par le National Institutes of Health (NIH) des États-Unis, des scientifiques australiens ont récemment terminé le séquençage de l'ADN du tammar wallaby, un petit membre de la famille des kangourous. Graves, directrice du centre d'excellence ARC pour la génomique du kangourou, et ses collègues sont en train de l'assembler et de l'utiliser pour explorer la biologie du kangourou et identifier des gènes humains importants.
Les bébés marsupiaux naissent prématurément et se développent généralement dans la poche de la mère, ce qui les rend facilement disponibles pour la recherche sur le développement précoce. "Les marsupiaux, " dit Graves, "sont plus proches des humains et des souris que des monotrèmes. Leurs génomes sont beaucoup plus similaires à ceux des mammifères placentaires: même taille, même distribution des séquences, empreinte génomique, chromosomes sexuels monophylétiques et au moins une version de l'inactivation du chromosome X ".
Parce que les monotrèmes et les marsupiaux nous sont éloignés (l'ornithorynque séparé de notre ancêtre commun il y a 166 millions d'années et le kangourou il y a 146 millions d'années), ils permettent des comparaisons génétiques claires. Ce n'est pas le cas de nos collègues placentaires, comme les souris, qui sont si proches de nous qu'il est difficile de déterminer les régions génétiques importantes qui sont restées inchangées au cours de millions d'années.
Le kangourou est le deuxième marsupial à être séquencé. Le génome d'une espèce d'opossum d'Amérique du Sud a été publié l'année dernière. La communauté scientifique a publié jusqu'à présent vingt séquences de mammifères, mais ce nombre devrait augmenter considérablement en raison des progrès technologiques et de la coopération internationale. Après l’ornithorynque et le kangourou, l’échidné pourrait bien être le prochain autochtone (il est également en Nouvelle-Guinée) à subir un décodage génétique. Le chercheur australien ARC Australian Frank Grützner de l’Université d’Adélaïde, qui a également participé au projet ornithorynque, équipe certains échidnas d’émetteurs radio et prélève leur ADN pour le séquençage.
Mais ce ne sont pas seulement les mammifères qui font l'objet d'un examen génétique. Le laboratoire de Graves examine également des alligators, des oiseaux tels que l'émeu et même la grenouille corrobore presque éteinte.
"L'ère de la génomique a vraiment été passionnante pour nous qui travaillons sur des animaux étranges", dit-elle. "Nous ne pourrions pas être plus heureux."
Bizarre, c'est certainement le terme utilisé pour l'ornithorynque - une légende autochtone affirme que c'est un descendant de canard et de rat d'eau - mais l'évolution l'a bien préparé à son mode de vie semi-aquatique. Sa queue plate agit comme un gouvernail quand il nage et constitue également une zone de stockage pour plus de nourriture. Ses pattes avant palmées s'étendent pour faciliter la nage, mais sur la terre ferme, les griffes se transforment en piques pour creuser des terriers dans les bancs de terre autour des rivières, des lacs ou des ruisseaux. Quand il plonge, il ferme ses narines ainsi que ses yeux et ses oreilles (il n'a pas de lobe d'oreille externe). Mais son billet plat localise les aliments grâce à des récepteurs électriques uniques détectant les mouvements de petites proies telles que les larves d’insectes, les crevettes et les libellules.
Le ornithorynque est un véritable solitaire: l'accouplement est sa seule interaction sociale. Des membres du sanctuaire Warrawong Wildlife Sanctuary près d’Adélaïde, en Australie du Sud, qui ont assisté au rituel de reproduction le décrivent comme une danse de 10 minutes dans l’eau, le mâle tenant d’abord la queue de la femelle dans sa bouche alors qu’il nage et plonge dans l’eau. Après l'accouplement, chaque partenaire retourne dans son terrier.
"Je pense que toute la logique consistant à utiliser des comparaisons entre animaux apparentés de manière lointaine pour nous parler de nos propres génomes est parfois un peu perdue dans les aspects géniaux du génome de l'ornithorynque", déclare Graves. "La génomique comparative est une stratégie terriblement puissante pour explorer notre propre passé."
L'air australien bizarre prend un bain. (Image fixe: JohnCarnemolla / iStock)
