Les gelées en peigne de type extraterrestre ont un système nerveux comme jamais vu auparavant

Les cténophores, ou gelées en peigne, sont d’étranges animaux ressemblant à de la gelée qui traversent la mer propulsés par de minuscules poils appelés cils. Ils forment un groupe énigmatique, dont les origines remontent à environ 540 millions d’années, et personne ne sait exactement quand ils ont divergé du reste de l’arbre de vie.

Maintenant, les chercheurs ont découvert que ces créatures ressemblant à des extraterrestres sont encore plus étranges que nous ne le pensions : leur système nerveux ne ressemble à rien de jamais vu auparavant. Au lieu de s’appuyer sur des espaces entre les cellules nerveuses appelées synapses pour la communication, au moins une partie du système nerveux cténophore est fusionnée.

« Nous n’avons jamais vu cela chez aucun autre animal auparavant », co-auteur de l’étude Maïke Kittelmann (s’ouvre dans un nouvel onglet), un biologiste cellulaire et du développement à l’Université d’Oxford Brookes au Royaume-Uni, a déclaré à Live Science. « Cela signifie qu’il existe d’autres façons pour les neurones de se connecter les uns aux autres. »

Évolution du système nerveux

Cette découverte soulève des questions sur l’évolution de tous les systèmes nerveux et alimente un débat de longue date sur la relation entre les gelées en peigne et le reste du règne animal. De nombreux scientifiques pensaient que le système nerveux des animaux n’avait évolué qu’une seule fois, à un moment donné après que les éponges se sont séparées du reste du règne animal, car les éponges n’ont pas de système nerveux. Mais certains scientifiques pensent que les cténophores ont divergé tôt des autres animaux et ont développé leur propre système nerveux séparément.

Les gelées en peigne n’ont pas de cerveau, mais ont un système de neurones en forme de toile appelé réseau nerveux. C’est dans ce réseau nerveux que les chercheurs ont trouvé les neurones fusionnés. L’étrange arrangement fusionné pourrait laisser entendre que ces systèmes ont évolué indépendamment, a déclaré Kittlemann. Mais c’est encore une question ouverte.

« Nous ne savons pas vraiment avec certitude », a-t-elle déclaré.

La nouvelle recherche, publiée le 20 avril dans la revue Science (s’ouvre dans un nouvel onglet), examine les cténophores à un stade précoce de développement, lorsqu’ils n’ont que quelques jours. À ce stade, les cténophores peuvent se déplacer librement et même se reproduire, mais ils ne sont pas des adultes à part entière. (Selon les espèces, les cténophores ont une durée de vie comprise entre environ un mois et plusieurs années.)

La grande majorité des cellules nerveuses chez les animaux communiquent via les synapses, qui sont des espaces entre les cellules. Pour « parler », les neurones libèrent des substances chimiques appelées neurotransmetteurs à travers ces lacunes. Mais la nouvelle étude a révélé qu’au sein du réseau nerveux cténophore, les cellules sont fusionnées et leurs membranes connectées de sorte que le chemin d’un corps cellulaire à l’autre est continu. Cette structure s’appelle un syncytium.

« Il y a d’autres animaux qui montrent des neurones fusionnés mais pas à cet extrême, où vous avez tout un réseau nerveux », co-auteur de l’étude Pawel Burkhardt (s’ouvre dans un nouvel onglet)qui étudie l’origine évolutive des neurones et des synapses à l’Université norvégienne de Bergen, a déclaré à Live Science.

Réseaux de neurones fusionnés

La découverte soulève toute une série de nouvelles questions, a déclaré Burkhardt, de la façon dont ce réseau fusionné se développe à son fonctionnement. Les mêmes cellules qui sont fusionnées établissent également des connexions avec d’autres cellules nerveuses via des synapses, et d’autres parties du système nerveux cténophore utilisent également des synapses. Il n’est pas clair, a déclaré Burkhardt, pourquoi les gelées en peigne utilisent deux méthodes différentes de communication entre leurs cellules nerveuses.

Une possibilité est que le système nerveux fusionné présente certains avantages pour la réparation et la guérison des tissus, Leslie Babonis (s’ouvre dans un nouvel onglet), un biologiste de l’évolution à l’Université Cornell qui n’a pas participé à la nouvelle étude, a déclaré à Live Science. Les cténophores sont capables de régénérer un animal entièrement nouveau à partir d’un petit morceau de chair.

« C’est peut-être l’un des secrets de leur incroyable capacité de régénération », a déclaré Babonis.

L’équipe de recherche n’a examiné qu’une seule espèce de cténophore — — à un stade de développement, elle prévoit donc maintenant de savoir si d’autres espèces ont fusionné des réseaux de neurones et si cette fusion persiste tout au long de la vie de l’animal.

Cela pourrait aider à répondre aux questions sur l’évolution du système nerveux et s’il est apparu une, deux fois ou plus. Si de nombreux cténophores ont des systèmes nerveux fusionnés uniques, cela pourrait donner du crédit à l’hypothèse selon laquelle les cténophores ont développé leur système nerveux séparément des autres animaux. Mais il est également possible que tous les systèmes nerveux des animaux partagent encore une origine commune et que les cténophores aient développé la fusion plus tard, ont déclaré les chercheurs.

Seule une poignée de lignées du règne animal ont vu leur système nerveux étudié de près, Léonid Moroz (s’ouvre dans un nouvel onglet), biologiste au Whitney Laboratory for Marine Biosciences de l’Université de Floride, a déclaré à Live Science. Moroz n’a pas été impliqué dans l’étude actuelle mais a mené une étude 2014 (s’ouvre dans un nouvel onglet) des cténophores, qui a constaté que la base génétique et chimique du système neuronal des cténophores est assez différente de celle observée chez d’autres animaux.

Si le système nerveux est un poème, dit Moroz, les cténophores utilisent un alphabet différent du reste du règne animal pour écrire le leur. Il soutient que ces gelées ont fait évoluer leur système nerveux de manière indépendante et que d’autres animaux peu étudiés ont peut-être fait de même. Démêler cette diversité pourrait conduire à une meilleure compréhension de la façon dont les troubles neurologiques surviennent.

« Nous devons comprendre la syntaxe, nous devons comprendre la grammaire », a déclaré Moroz. « Mais nous ne pouvons pas le faire avec seulement une ou quelques espèces. »