L'énigme des lamproies : percer les secrets de l'évolution des vertébrés sans mâchoires

ParisLampreys sont l'un des deux seuls vertébrés à ne pas avoir de mâchoires. Ils posent des problèmes dans les pêcheries du Midwest, mais aident aussi les scientifiques à comprendre l'évolution des vertébrés. Des chercheurs de l'Université Northwestern ont comparé les lampreys à des grenouilles aquatiques à mâchoires appelées Xenopus. Ils ont découvert des informations importantes sur deux types clés de cellules souches : les cellules blastula pluripotentes et les cellules de la crête neurale.

Voici quelques points clés de l'étude :

• Les gènes de la lamproie et de la grenouille partagent des réseaux de pluripotence similaires.
• Les lamproies n'expriment pas le gène pou5 dans les cellules de la crête neurale.
• Ce gène est essentiel pour la formation des structures de la mâchoire et de la tête chez les vertébrés à mâchoires.

Les cellules pluripotentes peuvent se transformer en n'importe quel type cellulaire du corps. Cette capacité est présente à la fois chez les cellules de la blastula et chez les cellules de la crête neurale. Une nouvelle étude a révélé que, bien que les cellules de la crête neurale des grenouilles expriment le gène pou5, ce n'est pas le cas chez les lamproies. Cette différence pourrait expliquer pourquoi les lamproies n'ont pas de mâchoires. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans Nature Ecology & Evolution.

Étudier les lamproies peut nous éclairer sur les origines et le développement des vertébrés, y compris les humains. Carole LaBonne, professeure à Northwestern et experte en biologie du développement, a dirigé une étude et a déclaré que pour comprendre l'évolution, nous devrions examiner les vertébrés les plus primitifs comme les myxines et les lamproies.

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Les cellules de la crête neurale sont polyvalentes et peuvent se différencier en divers types cellulaires, comme les neurones et les cellules musculaires. Chez les vertébrés mâchoirés, les cellules du blastula perdent rapidement leur capacité à se diversifier, alors que les cellules de la crête neurale conservent cette faculté plus longtemps. Des chercheurs ont découvert que les cellules du blastula de lamproie possèdent encore un réseau complet de pluripotence, ce qui suggère que les vertébrés mâchoirés et non mâchoirés pourraient avoir évolué ensemble ces types de cellules souches.

Joshua York, premier auteur et chercheur postdoctoral, a souligné que bien que les gènes des lamproies et des grenouilles soient majoritairement similaires, les lamproies ne possèdent pas le gène pou5 exprimé dans les cellules de la crête neurale. Cela pourrait indiquer que ce gène a été perdu au fil du temps et non développé plus tard chez les vertébrés à mâchoires. Même après 500 millions d'années d'évolution, il existe des limites strictes aux niveaux d'expression génique nécessaires pour promouvoir la pluripotence.

Malgré une évolution indépendante de plusieurs millions d'années, les lamproies et les grenouilles partagent encore des mécanismes biologiques similaires. Les chercheurs se sont interrogés sur la raison de ces similitudes. Le projet de recherche, financé par diverses organisations telles que les National Institutes of Health et la National Science Foundation, a été dédié au Dr. Joseph Walder.

Étudier les lamproies permet aux scientifiques d'approfondir leurs connaissances sur l'évolution des vertébrés. En les comparant avec les animaux dotés de mâchoires, les chercheurs cherchent à comprendre comment des caractéristiques cruciales des animaux modernes, y compris les humains, se sont développées. Cette recherche représente une avancée vers la résolution de ces anciennes énigmes biologiques.