Nouvelle étude : révision de l'évolution des composantes vitales du système nerveux

ParisUne nouvelle étude des chercheurs de Penn State a bouleversé notre compréhension des protéines clés dans la transmission électrique du système nerveux. On pensait auparavant que les canaux ioniques de la famille des Shaker avaient évolué avec le système nerveux et étaient apparus au fur et à mesure que les animaux devenaient plus complexes. Cependant, les nouvelles recherches révèlent que ces canaux existaient bien avant le développement du système nerveux. L'étude montre que ces protéines sont bien plus anciennes qu'on ne le croyait.

Les canaux ioniques de la famille Shaker ont émergé chez les organismes unicellulaires avant l'ancêtre commun de tous les animaux. Les choanoflagellés, des organismes unicellulaires proches des animaux, possèdent des gènes pour les canaux ioniques de la famille Shaker. La diversité des canaux ioniques était la plus élevée chez les plus anciens animaux vivants dotés de réseaux nerveux simples.

Les canaux ioniques régulent le passage des ions à travers les membranes cellulaires et permettent les signaux électriques indispensables à la communication dans le système nerveux. La famille de canaux Shaker facilite notamment la sortie des ions potassium de la cellule pour terminer les potentiels d'action. Ces canaux peuvent s'ouvrir ou se fermer en réponse à des variations du champ électrique.

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L'étude a révélé que les gènes des canaux ioniques de la famille Shaker chez les choanoflagellés sont plus proches des types Kv2, Kv3 et Kv4 qu'on ne le pensait auparavant. Cela indique que ces types sont en réalité les plus anciens. L'ancêtre commun des animaux possédait probablement à la fois des canaux Kv1 (comme observé chez les cténophores) et des canaux similaires aux Kv2-4 (chez les choanoflagellés). Certains animaux primitifs, comme les cténophores et les éponges, ont ensuite perdu les gènes des canaux similaires aux Kv2-4.

Cette découverte remet en question les croyances habituelles sur la complexité de l'évolution. Elle montre que de nombreux éléments essentiels pour un système nerveux étaient déjà présents avant l’apparition des animaux. La présence de ces canaux ioniques chez des organismes unicellulaires suggère que l’évolution préfère réutiliser des composants existants plutôt que d’en créer de nouveaux.

Comprendre l'évolution des canaux ioniques aide à mieux connaître leurs fonctions. Ceci est crucial pour traiter des affections telles que les arythmies cardiaques et l'épilepsie, qui résultent de dysfonctionnements des canaux ioniques. Le séquençage génétique, capable de détecter les pertes de gènes chez diverses espèces, a été fondamental pour ces découvertes et démontre que l'évolution ne suit pas toujours une trajectoire linéaire.