Les pieuvres « recâblent » leur cerveau pour s’adapter aux différentes températures de l’océan

Au fil des saisons, les pieuvres recâblent leur cerveau pour s’adapter aux fluctuations de la température des océans, selon une nouvelle étude.

Poulpes et d’autres céphalopodes sont à sang froid ou ectothermiques, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas réguler en interne leur température corporelle. Par conséquent, ils sont vulnérables aux températures extérieures de l’eau, ce qui peut menacer le fonctionnement cérébral des ces créatures exceptionnellement intelligentes si l’eau devient trop froide ou trop chaude.

Pour éviter cela, les pieuvres à deux points de Californie () modifient leur ARN – la molécule messagère entre l’ADN et les protéines – pour produire différentes protéines neurales en réponse à des températures variables, selon l’étude publiée jeudi 8 juin dans la revue Cellule. Dirigée par des chercheurs du Marine Biological Laboratory de Woods Hole, Massachusetts, l’étude se concentre sur l’ARN messager, qui agit comme un messager pour les instructions encodées dans l’ADN et transporte cette information génétique transcrite vers les usines de fabrication de protéines, ou ribosomes, dans les cellules. .

Au cours de l’étude, les scientifiques ont rassemblé 12 pieuvres à deux points de Californie capturées dans la nature – une espèce brun jaunâtre connue pour ses deux faux yeux bleus irisés – et les ont divisés en deux groupes en fonction de différentes conditions de test : un réservoir chaud avec de l’eau qui était de 71 degrés Fahrenheit (22 degrés Celsius) et un réservoir froid avec de l’eau à 55 F (13 C). Après plusieurs semaines, les chercheurs ont comparé les transcrits d’ARN des pieuvres dans les bassins chauds à ceux dans le froid.

Ils s’attendaient à voir des changements dans l’ARN sur quelques sites seulement. Au lieu de cela, ils ont découvert des changements sur plus de 20 000 des 60 000 sites qu’ils ont consultés. Et ces modifications de l’ARN ont commencé à se produire quelques heures après que les pieuvres ont été exposées à de nouvelles températures, ont découvert les chercheurs.

« La beauté de l’édition d’ARN est que, d’une part, vous modifiez l’information génétique et c’est assez fluide, et d’autre part, vous garderez l’ADN intact », co-auteur de l’étude Eli Eisenberg, chercheur en génétique à l’Université de Tel Aviv en Israël, a déclaré à Live Science. « C’est une bonne chose que vous puissiez modifier l’ARN en fonction des besoins de l’environnement actuel. »

Pour la partie suivante de leur étude, ils ont travaillé avec des chercheurs de l’Université du Michigan et de la Texas Tech University pour déterminer si ces modifications de l’ARN affectaient réellement la structure des protéines. Pour ce faire, ils ont comparé les versions éditées et non éditées de deux protéines des poulpes qui sont cruciales pour le fonctionnement du système nerveux : la kinésine, qui est associée aux membranes cellulaires, et la synaptotagmine, une protéine liant le calcium.

Ils ont trouvé des preuves confirmant que les changements induits par la température dans l’ARN se traduisaient par des changements structurels dans la kinésine et la synaptotagmine – et que ces changements affecteraient également la fonction des protéines, probablement d’une manière qui rend les pieuvres mieux adaptées aux eaux froides ou chaudes qu’elles opèrent dans.

« On pourrait dire que [many of] les protéines que la pieuvre utilise en hiver ne sont pas les mêmes que celles qu’elle utilise en été », a déclaré Eisenberg. étude 2012 ont montré des différences dans l’ARN de différentes espèces de poulpes vivant dans une variété d’environnements chauds et froids, mais il s’agit de la première recherche à montrer que l’édition d’ARN se produit chez une espèce de poulpe en réponse à des changements de température en temps réel, ont déclaré les chercheurs.

Pour de nombreuses espèces, l’édition de l’ARN a peu ou pas d’effet sur un individu car elle se produit dans des régions de l’ADN qui ne code rien. Par exemple, les humains ont des millions de sites d’édition d’ARN, mais seulement 3% d’entre eux affectent la structure des protéines. Chez les pieuvres, l’édition de l’ARN affecte la majorité de leurs protéines neurales, et maintenant les scientifiques savent que ces céphalopodes sophistiqués utilisent cette capacité à s’acclimater aux eaux chaudes et froides.

Les chercheurs ont également trouvé des preuves que la pieuvre à deux points de Verrill (), un parent étroitement apparenté, avait également un ARN sensible à la température, ce qui suggère que ce phénomène pourrait être répandu parmi les pieuvres et les calmars.

« En fin de compte, nous en savons très peu sur [cephalopods], » a dit Michel Kouba, un écologiste spécialisé dans les céphalopodes à l’Université de Naples en Italie et qui n’a pas participé à l’étude. « Cet article n’est qu’une première étape extrêmement importante pour mieux comprendre comment ils traitent l’environnement », a-t-il déclaré à Live Science.

Eisenberg et son équipe travaillent actuellement sur d’autres recherches pour déterminer si l’édition d’ARN aide les pieuvres à s’adapter à d’autres conditions environnementales, telles que les zones à faible pH (acides) ou à faible teneur en oxygène (« hypoxiques »), ce qui pourrait deviennent plus courantes à mesure que le changement climatique s’accélère.