Octopus : Tous ses secrets révélés au grand jour

Une équipe internationale de scientifiques a séquencé le génome d’un octopus, ce qui rapproche les chercheurs de la découverte des gènes impliqués dans la biologie inhabituelle de cette créature, notamment sa capacité à changer la couleur et la texture de la peau et un cerveau distribué qui permet à ses huit bras de bouger indépendamment.

L’équipe qui a séquencé et annoté le génome de l’octopus à deux points était dirigée par des scientifiques. Les chercheurs publieront leurs conclusions dans un magazine.

Les chercheurs ont découvert des différences frappantes entre les génomes de l’octopus et d’autres invertébrés, notamment des réarrangements de gènes à grande échelle et une expansion spectaculaire d’une famille de gènes impliqués dans le développement neuronal que l’on croyait autrefois unique aux vertébrés.

« Le système nerveux du poulpe est organisé d’une manière totalement différente de la nôtre : Le cerveau central entoure l’œsophage, ce qui est typique des invertébrés, mais il possède également des groupes de neurones dans les bras qui peuvent fonctionner de manière relativement autonome, ainsi que d’énormes lobes optiques impliqués dans la vision ». « Le séquençage a été l’occasion d’examiner le génome et de voir ce que nous pouvons apprendre sur le cerveau unique et la morphologie de la octopus ».

Comprendre comment le cerveau distribué de l’octopus interagit avec ses huit bras pourrait, par exemple, aider les ingénieurs à concevoir des bras flexibles et préhensibles pour les robots. Dans certains environnements, comme sous l’eau, ces bras pourraient fonctionner mieux que des bras et des jambes articulés.

Un professeur de biologie moléculaire et cellulaire et de physique, dirige également l’unité de génétique moléculaire en tant que professeur invité.

Un invertébré des plus intelligents

Dotés de grands cerveaux très développés, les céphalopodes sont les invertébrés les plus intelligents de la planète et ont fait preuve de comportements élaborés de résolution de problèmes et d’apprentissage.

« Nous avons déjà trouvé plusieurs types de gènes qui sont considérablement développés chez l’octopus par rapport à d’autres invertébrés, et nous pensons qu’ils jouent un rôle essentiel permettant d’atteindre un nouveau niveau de complexité neuronale chez l’octopus par rapport aux autres invertébrés ».

Il s’agit notamment d’une famille de molécules de signalisation appelées protocadérines, qui régulent le développement neuronal et les interactions à courte distance entre les neurones, et d’une famille de facteurs de transcription appelés doigts de zinc, qui sont principalement exprimés dans les tissus embryonnaires et nerveux et qui joueraient un rôle dans le développement du cerveau.

« Le génome de l’octopus rend les études sur les traits des céphalopodes beaucoup plus faciles et représente maintenant un point important de l’arbre de vie pour les études comparatives de l’évolution », a déclaré un professeur associé de neurobiologie et de biologie et anatomie des organismes. « C’est une ressource incroyable qui ouvre de nouvelles questions qui n’auraient pas pu être posées auparavant sur ces animaux remarquables ».

La première vie intelligente sur terre

Les céphalopodes, qui comprennent non seulement le poulpe mais aussi le calmar, la seiche et le nautile, sont apparus comme prédateurs dans les anciens océans il y a plus de 400 millions d’années. Les ammonites, qui dominaient les océans au Dévonien et qui sont aujourd’hui des fossiles communs, ont été parmi les plus efficaces. Elles se sont éteintes il y a 66 millions d’années dans la même extinction massive que celle des dinosaures.

« Ils ont été les premiers êtres intelligents de la planète ». A l’avenir, des chercheurs prévoient de séquencer plusieurs espèces de calamars et d’octopus, qui, deviendra peut-être un organisme modèle pour l’étude de la biologie des céphalopodes.

« La raison pour laquelle il faut examiner de manière générale plusieurs types de céphalopodes est de voir ce qui est conservé parmi eux ». « Ce qui est similaire parmi tous les céphalopodes est probablement important pour être un céphalopode ».

Les chercheurs ont également utilisé le génome pour retrouver les gènes impliqués dans la coloration adaptative, qui permet à l’octopus de changer la couleur et la texture de sa peau afin de se fondre dans son environnement et d’échapper à la prédation.

« Nous avons trouvé des centaines de nouveaux gènes qui n’ont pas d’équivalents chez d’autres animaux et qui pourraient être impliqués dans ce processus de camouflage unique ».

Le génome pourrait également aider à découvrir la base génétique d’autres innovations chez les octopus, comme leurs bras préhensibles élaborés avec des ventouses utilisées pour détecter les produits chimiques dans l’eau ainsi que pour les sentir et les saisir ; leur capacité à régénérer leurs membres ; un système de propulsion qui leur permet de se déplacer sous l’eau ; des yeux de caméra qui ressemblent plus aux humains que d’autres invertébrés ; et le fait qu’elles ont trois cœurs pour continuer à pomper le sang dans leurs branchies.