« Une tête désincarnée marchant sur les fonds marins avec ses lèvres » : les scientifiques découvrent enfin ce qu’est une étoile de mer

Les scientifiques ont enfin résolu l’énigme des corps uniques des étoiles de mer. Il s’avère que les étoiles de mer et autres échinodermes sont essentiellement des têtes ambulantes avec peu ou pas de corps.

Les échinodermes – étoiles de mer, oursins, concombres de mer et leurs proches – ont des corps uniques qui ont longtemps intrigué les biologistes évolutionnistes. Ces animaux ont évolué à partir d’organismes bilatéraux – ceux qui ont deux côtés symétriques – mais d’une manière ou d’une autre, ils ont développé un plan corporel radial, ce qui signifie que les parties de leur corps sont disposées autour d’un axe central. Dans le cas des étoiles de mer adultes, cinq bras (ou plus) émanent d’une structure centrale.

Ils font partie des rares membres du clade Bilateria, qui comprend tout, des vers aux humains, à avoir abandonné cette forme originale. Les larves planctoniques des étoiles de mer, cependant, sont toujours bilatérales, ce qui, selon les scientifiques, est la preuve de la forme bilatérale du corps de leurs ancêtres.

Les scientifiques ont plusieurs hypothèses qui pourraient expliquer leurs corps étranges.

L’une d’elles, connue sous le nom d’hypothèse de duplication, postule que les échinodermes ont conservé un plan corporel bilatéral général et l’ont simplement multiplié – chaque bras d’une étoile de mer, par exemple, présentant la même forme bilatérale que ses parents plus typiques. Cette hypothèse suggère que la région antérieure, ou région de la tête, est positionnée au centre et qu’il existe cinq régions postérieures rayonnant vers l’extérieur : les bras.

L’hypothèse de l’empilement propose alternativement que le sommet d’une étoile de mer soit l’extrémité postérieure, avec le reste du corps empilé en dessous, menant à l’avant en bas.

Mais dans un nouvelle étude, publié le 1er novembre dans la revue Nature, les chercheurs affirment qu’aucune de ces hypothèses n’est exacte. Au lieu de cela, ils suggèrent qu’au fil du temps, les échinodermes ont perdu la quasi-totalité de leur tronc et que leur tête a perdu leur corps.

Pour localiser la tête et déterminer la structure de leur corps, les chercheurs ont effectué des tests génétiques sur des étoiles de chauve-souris () afin de déterminer quels types de gènes étaient exprimés dans chaque zone du corps de l’animal.

« Nous avons réalisé des tranches d’étoile de mer et séquencé chaque tranche pour construire un modèle 3D de l’ARN messager. [mRNA] à travers le corps », auteur principal Laurent Formerybiologiste du développement à la station marine Hopkins de l’Université de Stanford, a déclaré à Live Science.

Les chercheurs ont ensuite utilisé un colorant fluorescent qui a mis en évidence des types particuliers d’ARNm, leur permettant ainsi de voir l’ARNm sous un microscope fluorescent et d’identifier où il était exprimé dans le corps de l’étoile de mer.

« Nous avons constaté que les gènes antérieurs sont exprimés jusqu’au bout des bras », a déclaré Formery. Les gènes codant pour des régions plus postérieures étaient exprimés sur les bords extérieurs des bras. Si l’hypothèse de la duplication était vraie, les gènes antérieurs seraient exprimés au bout des bras. Et si l’hypothèse de l’empilement était vraie, ils s’exprimeraient probablement sur la partie centrale supérieure de l’organisme.

Curieusement, cela est probablement le cas même chez les échinodermes apparemment bilatéraux tels que les concombres de mer. Le plan corporel du concombre de mer semble superficiellement être typiquement bilatéral, mais il présente également un plan corporel radial. Il s’agit probablement d’une tête allongée posée sur le côté plutôt que d’une tête avec une trompe, malgré sa ressemblance avec un ver potelé, selon les chercheurs.

« Même s’il s’agit d’une légère simplification excessive, les résultats suggèrent que l’on pourrait considérer le corps d’une étoile de mer (au moins en termes d’identité antéro-postérieure de ses tissus de surface) comme une tête désincarnée marchant sur le fond marin sur ses lèvres – les lèvres ». ayant fait germer une frange de pieds tubulaires, récupérés de leur fonction originale de tri des particules alimentaires, pour marcher,  » Thurston Lacallibiologiste à l’Université de Saskatchewan au Canada, qui n’a pas participé à la recherche, a écrit dans un article News & Views.

On ne sait pas pourquoi les échinodermes ont développé ce nouveau plan corporel. Les plans corporels bilatéraux ont connu un succès incroyable au cours de l’histoire de l’évolution. Les échinodermes sont apparus pour la première fois au début du Cambrien (il y a 541 millions à 485,4 millions d’années) — une période au cours de laquelle une énorme diversité d’organismes a émergé.

« Si vous regardez les animaux existants, tous leurs types d’organisation corporelle sont apparus à peu près au même moment », a déclaré Formery. Ainsi, alors que les forces évolutives en jeu à cette époque conduisaient à notre propre symétrie bilatérale, quelque chose d’étrange est arrivé aux échinodermes et ils se sont retrouvés sous forme de têtes courant sur le fond marin.