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Un groupe de biologistes a découvert un organisme unicellulaire primitif qui forme un amas de cellules présentant des similitudes frappantes avec un embryon animal lors de sa reproduction. Cela indique que le développement embryonnaire aurait pu exister bien avant l’apparition des premiers animaux, apportant une réponse potentielle au fameux paradoxe de la poule et de l’œuf : l’œuf serait donc apparu en premier, selon cette découverte.
L’évolution des organismes multicellulaires à partir des organismes unicellulaires constitue une étape majeure dans l’histoire de la vie sur Terre. Les organismes multicellulaires ont développé des capacités hautement spécialisées leur permettant de prospérer à partir d’une seule cellule (l’œuf) pour former un organisme complet et complexe. Cela inclut la génération de différents types de cellules, la formation de tissus tridimensionnels et l’établissement d’un plan précis pour la structuration du corps.
Au cours de l’embryogenèse chez l’animal, plusieurs processus suivant un ordre chronologique très précis ont lieu, notamment le clivage (les cellules se divisent rapidement, mais ne croissent pas), l’établissement de l’axe embryonnaire, l’activation du génome zygotique et l’organisation spatiale des feuillets. de cellules germinales qui formeront les différents organes et parties du corps.
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Cette séquence est commune à toutes les espèces animales et pourrait remonter à une période antérieure à leur apparition. Des études paléontologiques ont montré que les fossiles d’organismes unicellulaires datant de plus de 600 millions d’années présentent des caractéristiques morphologiques similaires à celles des embryons animaux. Il a donc été suggéré que ces groupes constituent les souches unicellulaires de tous les animaux. Cette hypothèse fait cependant débat et le passage des organismes multicellulaires aux organismes unicellulaires reste largement méconnu.
Une nouvelle étude de l’Université de Genève et de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) suggère que les ichtyosporées, organismes unicellulaires primitifs trouvés dans les sédiments marins, pourraient être d’excellents modèles pour étudier cette transition. Bien qu’ils ne soient pas catégorisés comme des animaux, ils présentent de nombreuses similitudes avec les animaux.
Une cellule de l’ichtyosporée C. perkinsii montrant des signes distincts de polarité, avec une localisation claire du noyau avant le premier clivage. Les microtubules sont représentés en magenta, l’ADN en bleu et l’enveloppe nucléaire en jaune. © DudinLab
Des similitudes frappantes avec les embryons animaux
La nouvelle équipe d’étude s’est concentrée sur
Chromosphaera perkinsiiune ichtyosporée découverte en 2017 dans les sédiments marins autour de l’archipel hawaïen. Les archives paléontologiques ont montré que ces organismes sont apparus il y a plus d’un milliard d’années, bien avant l’apparition des premiers animaux.
En étudiant le cycle de vie de C. perkinsiiles chercheurs ont découvert qu’une fois qu’elles atteignaient leur taille maximale, les cellules parentales se divisaient activement, mais sans croître davantage. Autrement dit, ils subissent une mitose associée au clivage, un processus connu sous le nom de palintomie chez les embryons animaux. ” Cette découverte suggère que C. perkinsii prolifère selon un mode de développement palintomique, mettant en évidence le large éventail de diversité cellulaire et développementale au sein des Ichthyosporea. », expliquent-ils dans leur document, publié dans la revue Nature.
Cycle de vie de C. perkinsii. © Olivetti et coll.
Ce mécanisme donne naissance à des colonies multicellulaires présentant des similitudes frappantes avec les blastulas, amas creux de cellules formés au cours de l’embryogenèse animale. ” Bien que C. perkinsii soit une espèce unicellulaire, ce comportement montre que des processus de coordination et de différenciation multicellulaires sont déjà présents chez l’espèce, bien avant l’apparition des premiers animaux sur Terre. », explique Omaya Dudin de l’EPFL, qui a dirigé les recherches, dans un communiqué de l’Université de Genève.
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Plus étonnant encore, ces colonies persistent pendant environ un tiers du cycle de vie de l’organisme et comprennent au moins deux types cellulaires distincts, ce qui est surprenant pour un organisme unicellulaire. Les cellules finissent ensuite par se disperser pour devenir des organismes indépendants. L’analyse de l’activité génétique au sein des amas cellulaires a également montré des similitudes avec celle des embryons animaux.
Ces résultats suggèrent que la génétique régissant le développement multicellulaire complexe était déjà présente il y a plus d’un milliard d’années. En d’autres termes, la génétique responsable du développement embryonnaire était déjà présente avant la divergence des premiers animaux issus de lignées unicellulaires. La nature disposait donc déjà des outils génétiques nécessaires pour créer des « œufs » bien avant l’apparition des « poules ».
Cependant, il est également possible que ce trait ait évolué indépendamment au cours C. perkinsii et n’a pas été hérité d’un ancêtre commun des ichtyosporées (convergence évolutive). Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour déterminer l’origine exacte du phénomène. Néanmoins, cette découverte pourrait mettre fin au débat sur les groupes souches animales et remettre en question les théories traditionnelles sur l’évolution des lignées multicellulaires.
