Les étoiles de mer adaptent leur génome : elles découvrent 18,6% d’ADN « à l’envers » pour survivre dans différentes mers

Des chercheurs de la Station biologique de Doñana et de l'Université de Barcelone ont découvert que les étoiles de mer adaptent leur génome à l'environnement. L'analyse réalisée sur quelque 300 spécimens a révélé que près de 19 % de leurs chromosomes présentent des modifications liées à la géographie, leur permettant de résister aux variations de température et de salinité entre la Méditerranée et les îles britanniques.

Les larves d'étoiles sont transportées par les courants océaniques, mélangeant les populations, mais les scientifiques ont pu vérifier que certains groupes évitent cette combinaison, maintenant une génétique homogène. Les recherches ont montré une surprenante adaptation au changement climatique chez ces dernières espèces, une découverte qui ouvre la porte à l’étude de la résistance biologique des étoiles de mer.

Les étoiles de mer adaptent leur génome

Une étude scientifique de la Station Biologique de Doñana et de l'Université de Barcelone a montré que les étoiles de mer peuvent adapter leur génétique en fonction de l'environnement dans lequel elles vivent, ce qui peut provoquer la « modification » d'une partie de leurs chromosomes chez plusieurs spécimens de la même espèce.

L'étude, a expliqué Carlos Leiva, chercheur à la Station biologique de Doñana, montre comment les populations d'étoiles de mer épineuses qui habitent à la fois la Méditerranée et les îles britanniques ont des génomes différents, bien qu'elles soient de la même espèce.

« Le plus intéressant est que les variantes de ces inversions ne sont pas distribuées de manière aléatoire parmi les populations étudiées, mais semblent associées à différentes régions géographiques », a détaillé Leiva, qui a ajouté que « beaucoup d'entre elles sont plus fréquentes dans les régions chaudes et salines comme la Méditerranée, tandis que d'autres semblent associées à des zones plus froides, comme les îles britanniques ».

Ces changements chromosomiques représentent une adaptation des étoiles de mer afin qu'elles puissent répondre au « stress thermique, à l'osmorégulation, à la réponse immunitaire et à la perception environnementale », des questions que les chercheurs devront valider par des études expérimentales.

Grâce à ces recherches, les scientifiques peuvent étudier comment une espèce s'adapte à différents environnements, même lorsque ses populations sont étroitement liées les unes aux autres, comme c'est le cas de l'étoile de mer épineuse. Les étoiles de mer adultes ont une mobilité réduite, mais leurs larves parcourent des centaines de kilomètres grâce aux courants océaniques, mélangeant continuellement leurs populations, ont expliqué les chercheurs.

En raison de ce lien entre les habitats, il devrait être difficile d'avoir de grandes différences d'adaptation entre les régions pour une même espèce, mais l'étude montre qu'il existe des zones du génome qui échappent à ce mélange et changent en fonction de l'endroit où vit la population adulte d'une espèce comme l'étoile de mer.

L'étude révèle que certaines régions du génome se recombinent, elles se « mélangent », beaucoup moins que le reste, ce qui les maintient différenciées entre populations.

« Ces régions agissent comme des blocs hérités ensemble, conservant ainsi des combinaisons de gènes bénéfiques pour vivre dans des conditions environnementales spécifiques, avec des différences de température ou de salinité », a expliqué Marta Martín Huete, chercheuse prédoctorale à l'Université de Barcelone.

Les 300 exemplaires de l'étude

L'étude a été réalisée en analysant 300 spécimens d'étoile de mer Marthasterias glacialis provenant de 19 sites répartis dans tout l'Atlantique nord-est et la Méditerranée occidentale, notamment les îles britanniques, les Açores, la côte atlantique européenne et la Méditerranée.

Les travaux révèlent qu’une espèce largement distribuée, avec des populations connectées et apparemment homogènes, peut cacher une diversité adaptative importante dans ses gènes, ce qui suggère que différentes populations d’une même espèce pourraient réagir différemment à des phénomènes tels que le réchauffement des océans ou les changements de salinité, dus au changement climatique.

« Ces résultats ouvrent la porte à de nouvelles études pour vérifier si ces inversions chromosomiques se traduisent effectivement par des différences biologiques entre individus, comme une plus grande tolérance à la chaleur, une résistance aux changements de salinité, des variations de croissance ou de reproduction », explique Carlos Leiva.

Le personnel de recherche de la Station biologique de Doñana, de l'Université de Barcelone (UB), de l'Institut de recherche sur la biodiversité (IRBio-UB), ainsi que de l'Université de Guam, de l'Institut botanique de Barcelone (IBB-CSIC) et de l'Université de Rennes a participé à l'étude.