Les tardigrades sont des animaux qui se développent dans des conditions extrêmes. Également appelés oursons d'eau ou cochons de mousse, les invertébrés aquatiques microscopiques peuvent survivre au gel et à l'ébullition ainsi qu'aux conditions difficiles de l'espace. Un tardigrade desséché peut être réanimé simplement en ajoutant de l'eau, même des décennies plus tard. On les trouve sur tous les continents, y compris l'Antarctique, et ils vivent dans des environnements allant des plus profondes tranchées océaniques aux déserts les plus chauds jusqu'au sommet de l'Himalaya.
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Des scientifiques ont découvert que les tardigrades possèdent encore une autre renommée: leur génome contient l’ADN le plus étranger de toutes les espèces animales connues.
Plutôt que d'hériter de tous leurs gènes de leurs ancêtres, les tardigrades tirent un sixième de leur patrimoine génétique de plantes, bactéries, champignons et archéens indépendants, rapportent aujourd'hui des chercheurs dans PNAS . Le mashup bizarre met en évidence le fait que les espèces peuvent prendre forme de manière beaucoup moins linéaire que celle généralement imaginée.
«Lorsque la plupart des gens pensent à la diversité de la vie et du flux d'informations génétiques, ils imaginent un arbre avec de grosses branches qui en génèrent de plus petites, mais sans aucun lien entre les membres», explique Thomas Boothby, responsable de l'étude, chercheur postdoctoral à la Fondation pour la recherche en sciences de la vie. l'Université de Caroline du Nord, Chapel Hill. "Nous commençons à réaliser qu'au lieu de l'arbre de la vie, il serait peut-être plus approprié de penser à la toile de la vie."
Boothby s'est tourné vers le génome tardigrade dans l'espoir de découvrir les fondements les plus élémentaires des stratégies de survie extrême des créatures. Pour cataloguer chaque gène, lui et ses collègues ont d’abord extrait et séquencé de nombreux fragments d’ADN provenant de milliers de tardigrades. À l'aide d'un programme informatique, ils ont assemblé ces séquences pour produire le code dans son intégralité.
«Lorsque nous avons fait cela, nous avons initialement constaté qu'il y avait beaucoup de gènes qui semblaient ne pas provenir d'animaux», dit Boothby. "Notre réaction instinctive a été que nous avions foiré quelque chose et que nous devions avoir contaminé notre échantillon."
Pour vérifier, l'équipe s'est tournée vers la réaction en chaîne à la polymérase, une méthode qui amplifie les régions ciblées du matériel génétique uniquement si elles correspondent à des amorces spécifiques. Dans ce cas, ils voulaient voir s'ils pouvaient amplifier des gènes animaux et bactériens sous forme d'unités uniques, ce qui ne serait possible que s'ils étaient physiquement liés dans le même génome. «Nous avons fait cela pour plus de 100 gènes, avec un succès de 98%», déclare Boothby.
Convaincus que leur lecture du génome était correcte, l’équipe a ensuite reconstitué l’ascendance évolutive de séquences de gènes spécifiques. Cela a confirmé que ce qui ressemblait à des gènes étrangers n'était en réalité que cela, plutôt que des imitations développées par des tardigrades eux-mêmes.
«Les résultats nous ont montré de manière assez non équivoque que des gènes qui paraissaient étrangers venaient vraiment de non-animaux», dit Boothby.
Au total, les gènes tardigrades sont constitués de 17, 5% de matériaux étrangers. La plupart de ces gènes étranges ont des origines bactériennes - des milliers d'espèces sont représentées dans la constitution génétique de tardigrade. De nombreux gènes sont connus ou suspectés de jouer un rôle dans la tolérance au stress pour leurs propriétaires initiaux.
«Je pense que les résultats sont extrêmement surprenants», déclare Andrew Roger, biologiste à l'Université Dalhousie au Canada. Qu'un animal puisse acquérir une si grande proportion de ses gènes de sources étrangères est «étonnant et sans précédent».
Dans certains cas, des gènes étrangers ont en réalité remplacé les gènes tardigrades, alors que dans d'autres, les tardigrades conservaient leur propre version mais incorporaient des copies uniques ou multiples d'une ou plusieurs espèces de bactéries. "Nous pensons que ce n'était pas un événement ponctuel, mais qu'il était probablement en cours et qu'il pourrait encore se produire aujourd'hui", a déclaré Boothby.
Les Tardigrades obtiennent jusqu'à 17, 5% de leurs gènes d'organismes non apparentés. (STEVE GSCHMEISSNER / Science Photo Library / Corbis) Les chercheurs savent depuis des années que les bactéries et d’autres microbes peuvent participer au transfert horizontal de gènes - l’échange de matériel génétique entre espèces non apparentées. Mais ce n'est que récemment que les scientifiques ont commencé à réaliser que cette méthode de développement génétique pouvait également être utilisée chez les animaux.
Comparés aux tardigrades, les génomes d'autres animaux, y compris l'homme, contiennent très peu de matières étrangères. Jusqu'à présent, les rotifères - un autre animal aquatique microscopique - détenaient le record de 8 à 9%. Pour les tardigrades et les rotifères, la forte dose de gènes étrangers joue probablement un rôle important en leur conférant des compétences de survie supérieures.
«S'ils peuvent acquérir de l'ADN d'organismes vivant déjà dans des environnements stressants, ils pourront peut-être utiliser certaines des mêmes astuces», déclare Boothby. Mais précisément comment tardigrades ont réussi à concocter tant de matériel génétique étranger reste inconnu.
Boothby et ses collègues soupçonnent que la capacité des animaux à se dessécher et à se réanimer pourrait jouer un rôle. Lorsque les tardigrades se dessèchent, leurs génomes se fragmentent. Une fois que les liquides vitaux les ont restaurés, les membranes entourant leurs cellules restent étanches pendant un certain temps. Lorsque les cellules réparent rapidement leur propre génome, elles peuvent accidentellement agir sur l'ADN de l'environnement.
«Cet article confirme l'importance de l'étude de l'ensemble du génome, appliquée ici à un modèle animal inhabituel mais très intéressant et souvent négligé», explique Roberto Bertolani, zoologiste de l'évolution à l'Université de Modène et à Reggio Emilia en Italie.
«Les auteurs soulignent un point intéressant, à savoir la relation possible entre dessiccation, fuites membranaires et ruptures d’ADN pouvant prédisposer ces animaux à incorporer et à intégrer de nombreux gènes étrangers.
Pour l'instant, il ne s'agit que d'une hypothèse. Boothby envisage donc d'étudier cette question et d'autres questions en suspens. Son travail avec cette créature extrême pourrait même donner aux humains un meilleur moyen de survie: l'étude des gènes tardigrades pourrait un jour aider au développement de produits pharmaceutiques et de vaccins qu'il n'est plus nécessaire de conserver sur glace, mais qui peuvent au contraire être séchés et réanimés sur-le-champ. clinique rurale ou zone de crise.
