Qu'il vole, qu'il aille ou qu'il nage, presque tous les animaux ont un corps construit en miroir, le côté gauche reflétant le droit. Mais cette symétrie est en grande partie superficielle. Chez l'homme, par exemple, le cœur est assis à gauche tandis que le foie se cambre à droite.
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Au cours du siècle dernier, les scientifiques ont recherché le code génétique à l'origine de l'asymétrie interne du règne animal afin de brosser un tableau plus complet du développement de toutes les créatures. Ces gènes peuvent même remonter à des milliards d'années jusqu'au dernier ancêtre commun universel. Maintenant, une équipe internationale pense l’avoir trouvée, ou du moins en partie, grâce au modeste escargot.
Contrairement à la plupart des animaux, les escargots portent leur asymétrie sur le dos sous la forme de boucles de leurs coquilles. Pour couronner le tout, les escargots ne vont pas nécessairement toujours de la même manière: la plupart tournent à droite, mais d'autres peuvent rester à gauche.
Dans une étude publiée cette semaine dans la revue Current Biology , des scientifiques rapportent que le gène de la formine permet de contrôler si les embryons d'escargot commencent à développer une coquille courbée à gauche ou à droite. En effectuant un changement unique dans les milliards de lettres moléculaires composant le génome de l'escargot, les chercheurs peuvent basculer un bigoudi à droite.
«On peut comparer un gène à une aiguille dans une botte de foin», explique l’auteur principal, Angus Davison, de l’Université de Nottingham.
Davison et ses collègues ont cartographié les génomes de plus de 3 000 escargots géants, ou Lymnaea stagnalis, et ont recherché les différences entre les mollusques enroulés à gauche et à droite. Ils ont commencé par cerner les endroits où le gène d’intérêt pouvait se cacher, puis ont commencé à rechercher les différences clés dans la manière dont les gènes s’acquittaient bien de leur tâche, c’est-à-dire à construire des protéines qui contrôlent la biologie de l’animal.
Bien que la tâche soit monumentale, Davison dit qu'ils ont pris une pause. L'équipe a découvert une mutation dans un gène qui inhibait la production de protéines dans la version antihoraire de l'escargot.
Bien que les coquilles d'escargots des étangs tournent généralement dans le sens des aiguilles d'une montre, elles peuvent également s'enrouler dans le sens contraire, avec des conséquences intéressantes. D'une part, l'accouplement avec leurs homologues droitiers est presque impossible. (Photographie de Esther de Roij et Gary McDowell, composition numérique de Jeremy Guay, Peregrine Creative) «Nous avons vraiment eu de la chance, car il s'avère que la mutation a neutralisé la fonction du gène», explique-t-il. Ce n'est pas toujours le cas. Bien qu'un gène muté ait l'air néfaste, la plupart de ces altérations naturelles du génome n'ont pas beaucoup d'effet sur leurs hôtes. Dans ce cas, cependant, un petit changement dans le gène en question - la formine - l’empêchait de construire des protéines.
Les scientifiques ont ensuite tenté de modifier la façon dont les bébés escargots se développent en traitant leurs embryons avec un médicament anti-formine. Comme on pouvait s'y attendre, le médicament a provoqué une torsion opposée des escargots qui tournent normalement dans le sens des aiguilles d'une montre.
Aucun des escargots renversés n'a survécu au traitement. La raison exacte en est encore inconnue, car certains escargots existent naturellement avec une boucle dans le sens antihoraire. Mais «il est très difficile de changer l'asymétrie sans changer également d'autres fonctions importantes», déclare Davison. Et la formine est un gène qui avait déjà été trouvé pour aider à la construction d'un échafaudage cellulaire chez tous les animaux. Des altérations du gène pourraient donc avoir des conséquences mortelles sur les cellules.
Curieuse de savoir si ce gène pourrait jouer un rôle important dans l'asymétrie chez d'autres organismes, l'équipe a traité des embryons de grenouilles en développement avec le même médicament anti-formine et obtenu des résultats similaires: certaines grenouilles ont développé des coeurs du "mauvais" côté de leur corps. Cela laisse à penser que l'asymétrie qui règne chez de nombreuses autres espèces peut également être contrôlée, au moins en partie, par la protéine formine.
Cette étude couvre plus d'un siècle d'intrigues autour des boucles des coquilles d'escargots.
Arthur Edwin Boycott, pathologiste, et son ami naturaliste amateur, le capitaine C. Diver, ont publié en 1923 la découverte d’un contrôle génétique des carapaces d’escargots tordus, basé sur leur travail de reproduction des escargots dans des bocaux en verre. Mais contrairement aux gènes hérités de la couleur des yeux, un escargot à boucles droites ne porte pas nécessairement le gène de la formine à boucles droites.
Il a fallu près de 60 ans aux scientifiques pour comprendre comment cela fonctionnait. Il s'avère que la boucle de l'escargot est contrôlée par une substance que la maman d'escargot - un terme peu utilisé, puisque les escargots sont des hermaphrodites - inclus dans les entrailles de l'œuf, ou cytoplasme. Cette substance a altéré le bébé en développement, influençant ainsi sa direction.
«C’était il ya 34 ans», explique le biologiste Richard Palmer, qui n’a pas participé à l’étude, «et ils ont essayé de déterminer quelle [cette substance était] depuis».
Entrez Davison et ses collègues. En utilisant des techniques de laboratoire modernes, l’équipe a non seulement identifié le gène, mais elle a également déterminé que des asymétries infra-cellulaires minuscules peuvent être détectées lorsque l’embryon n’a que deux cellules. Les résultats suggèrent "qu'il existe un système universel contrôlant l'asymétrie au niveau macro", a déclaré Palmer.
Après avoir d'abord entendu parler de la découverte, sa réponse en un mot résuma la longue quête: "Enfin".
Mais l'affaire n'est pas encore tout à fait close. Le contrôle du gène sur l'enroulement ne s'applique pas à tous les escargots terrestres, et il reste la question épineuse de savoir pourquoi les escargots, contrairement aux humains, ne montrent pas tous la même préférence asymétrique et se courbent constamment dans la même direction, dit Palmer.
Formin n'est probablement qu'un des gènes qui contrôlent la symétrie chez les animaux, déclare Davison. Mais maintenant qu’ils ont enfin ce gène en ligne de mire, l’équipe espère que ces petites boucles les aideront à comprendre pourquoi nous sommes tous un peu décalés à l’intérieur.
Les scientifiques ont été surpris de constater que, contrairement à l’escargot de bassin, les modifications apportées au gène formine ne semblent pas contrôler la direction de la boucle de cet escargot terrestre japonais. (Esther de Roij)
