Norbert Wu/Minden Pictures/Getty Images
Le requin éléphant a peu changé au cours des 420 derniers millions d’années, rendant sa séquence d’ADN précieuse pour la comparaison avec d’autres espèces de vertébrés.
Un poisson à l’aspect funky et au museau démesuré est devenu le vertébré à mâchoires le plus primitif dont le génome a été séquencé. La séquence d’ADN du requin éléphant permet d’expliquer pourquoi les requins ont un squelette cartilagineux et comment les humains et les autres vertébrés ont évolué vers une immunité acquise.
Les requins éléphants (Callorhinchus milii) font partie d’une branche évolutive précoce de poissons cartilagineux appelés chimères, qui sont apparentés aux requins et aux raies. Ils patrouillent dans les eaux profondes du sud de l’Australie et de la Nouvelle-Zélande, et utilisent leur museau caractéristique pour chasser les coquillages enfouis dans le sable. Bien que les requins-éléphants ne soient pas connus pour attaquer les humains, ils arborent une pointe de sept centimètres de long sur leur nageoire dorsale, qui sert à se défendre contre les prédateurs.
Il y a six ans, les scientifiques ont désigné C. milii comme le premier poisson cartilagineux à être séquencé en raison de son génome relativement petit – environ un tiers de la taille du génome humain. « Nous avons eu de nombreux génomes pour les amphibiens, pour les oiseaux et pour les mammifères, mais aucun requin », explique l’auteur de l’étude, Byrappa Venkatesh, expert en génomique comparative à l’Agence pour la science, la technologie et la recherche de Singapour.
Dumbo de la mer
Parce que le requin éléphant est un vertébré à mâchoire précoce et qu’il a peu changé depuis l’apparition des poissons osseux il y a environ 420 millions d’années – ce qui en fait le vertébré à l’évolution la plus lente de tous les vertébrés connus – il sert de référence importante pour la génomique comparative. « Nous allons l’utiliser comme référence pour les années à venir », déclare Venkatesh. Le génome a été publié aujourd’hui dans Nature1.
À ce jour, les scientifiques ont séquencé les génomes de huit poissons osseux et de deux vertébrés sans mâchoire appelés lamproies. Les requins, les raies et les chimères se distinguent des autres vertébrés à mâchoires par un squelette constitué principalement de cartilage plutôt que d’os. Bien que les scientifiques sachent quels gènes sont impliqués dans la formation des os, il n’était pas clair si les requins avaient perdu leur capacité à former des os ou s’ils ne l’avaient jamais eue. Après tout, les requins fabriquent bien de l’os dans leurs dents et leurs nageoires.
La séquence révèle que les membres de ce groupe sont dépourvus d’une seule famille de gènes qui régule le processus de transformation du cartilage en os, et qu’un événement de duplication de gènes a donné lieu à la transformation chez les vertébrés osseux. En fait, lorsque les chercheurs ont éliminé l’un de ces mêmes gènes chez un poisson-zèbre, cela a considérablement réduit sa capacité à former des os.
John Postlethwait, biologiste du développement à l’Université de l’Oregon à Eugene, qualifie ces résultats d' »éclairants ». Il étudie les poissons des glaces de l’Antarctique (Notothenioidei), qui ont perdu la capacité de former des os au cours de l’évolution, et cherchera à savoir s’ils sont dépourvus des mêmes gènes que ceux qui manquent dans le génome du requin éléphant.
Évolution de l’immunité
Le génome de C. milii permet également de répondre à des questions importantes sur l’évolution de l’immunité acquise, qui est à la base de la vaccination et permet aux humains et aux autres vertébrés de combattre de nouveaux agents pathogènes. Les requins éléphants possèdent des cellules T tueuses, qui détruisent directement les cellules de l’organisme infectées par des virus, mais ils sont dépourvus de cellules T auxiliaires, qui contribuent à réguler la réponse immunitaire globale à une infection. Les nouvelles données de séquence suggèrent que l’immunité acquise a évolué en deux étapes et non en une seule comme on le pensait auparavant.
Des efforts sont maintenant en cours pour séquencer d’autres poissons cartilagineux, notamment la petite raie (Leucoraja erinacea) d’Amérique du Nord et le requin-chat à petites taches (Scyliorhinus canicula).
Igor Schneider, biologiste évolutionniste à l’Université fédérale du Pará, au Brésil, qui étudie comment les membres ont évolué à partir des nageoires des poissons, est enthousiaste à l’idée d’utiliser les données de la séquence dans ses propres travaux. « Le génome du requin éléphant fournit un outil inestimable pour les études comparatives », dit-il, et il espère qu’il l’aidera à déterminer « les étapes génétiques vers la vie sur la terre ferme ».