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Paris, 16 juillet 2010

A l'origine de l'extraordinaire diversification des animaux : la segmentation

La segmentation, c'est-à-dire la répétition d'unités anatomiques identiques, semble être le secret de la diversité et de la longévité des grands groupes animaux les plus répandus sur Terre. Des chercheurs du CNRS et de l'Université Paris Diderot ont montré que cette caractéristique est héritée d'un ancêtre commun, lui-même segmenté, qui aurait vécu il y a 600 millions d'années et dont l'apparition aurait « changé la face du monde ». Cette découverte est publiée dans la revue Science du 16 juillet 2010.

Quel est le point commun entre le mille-pattes, le ver de terre et l'homme ? La répétition périodique d'unités anatomiques identiques le long de l'axe qui va de l'avant à l'arrière de l'animal. Cette caractéristique, que les chercheurs appellent segmentation, est en fait partagée par trois grands groupes d'animaux, même si elle n'est pas toujours visible depuis l'extérieur, soit parce que les segments qui se répètent sont cachés sous une carapace, soit parce qu'ils ont en partie fusionné. Mais les segments se répartissent bel et bien le long de l'axe bilatéral, dans le tronc, sur l'abdomen ou le thorax. 

Tout d'abord, les arthropodes, dont font partie les mille-pattes : c'est le groupe des insectes, des araignées, des scorpions et des crustacés, de loin le groupe le plus important vivant actuellement sur la planète. C'est celui qui a à la fois le plus grand nombre d'espèces et d'individus qui représentent près de 40 pour cent de la biomasse animale. Au-delà de l'exemple du mille-pattes pour qui la segmentation crève les yeux, on peut également citer ceux des sauterelles, grillons et autres criquets, ou encore celui des crevettes. Ensuite, les vertébrés : c'est également un groupe très divers ayant connu un succès évolutif certain et rassemblant la plupart des animaux qui nous sont familiers, y compris les êtres humains. Chez nous, c'est au niveau des vertèbres que l'on voit la segmentation, ainsi qu'au niveau des muscles et des nerfs (partant de la moelle épinière, pour ceux qui ont une connaissance plus fine de l'anatomie). Enfin, les annélides, c'est-à-dire les vers de terre et leurs cousins marins, sont également très nombreux en termes d'espèces malgré leur discrétion et l'essentiel de leur corps est formé de segments identiques.

Ces trois groupes ne sont pas spécialement apparentés entre eux. D'où leur vient la segmentation ? D'un ancêtre commun très lointain, vivant il y a 600 millions d'années, avant l'explosion cambrienne qui a vu naître la plupart des grands groupes d'animaux actuels ? Ou bien la segmentation est-elle apparue plusieurs fois dans l'histoire de l'évolution ? C'est la question que s'est posée une équipe de chercheurs du CNRS et de l'Université Paris Diderot, à l'Institut Jacques Monod. Et d'ailleurs, pourquoi se la sont-ils posée ? Parce que les segments semblent procurer un avantage évolutif crucial aux groupes qui en sont porteurs, vu le succès qu'ils ont connu, en termes de diversité et de longévité du groupe.

Les chercheurs ont découvert que les gènes qui commandent la formation des segments au cours du développement de l'embryon sont à peu près les mêmes chez la drosophile (un arthropode) et chez une annélide marine, sur laquelle ils ont particulièrement travaillé. De ces similitudes, ils concluent que ces gènes sont hérités d'un ancêtre commun, lui-même segmenté. De plus, il semblerait également que les vertébrés aient également hérité de cette caractéristique d'un ancêtre commun avec celui des arthropodes et des annélides. C'est ce que les scientifiques vont maintenant chercher à confirmer.

Ce travail soutient l'idée que la segmentation est apparue une seule fois dans l'histoire de l'évolution et qu'elle est à l'origine de la diversité considérable des groupes d'animaux qui la portent. Idée ancienne et très controversée dans la communauté des zoologistes, mais qui n'avait encore jamais été prouvée. Mais pourquoi la segmentation est-elle si avantageuse ? Au fil des millions d'années et des nouvelles contraintes environnementales du milieu, un animal peut plus facilement spécialiser un segment pour en faire un outil spécifique répondant à un besoin plutôt que créer un organe de toute pièce. En somme, au fil du hasard, l'évolution aurait joué là une carte gagnante mais qui ne s'est jamais reproduite et qui a profondément marqué l'histoire de la vie sur Terre. Si un jour on pouvait jouer à Dieu et créer des animaux artificiels ou même des robots biomimétiques, il faudrait peut-être y penser. Mais on entre là dans le domaine de la science-fiction.

mille-pattes

© CNRS Photothèque / DEHARVENG Louis.

Un mille-pattes cavernicole du nord du Vietnam.


 

vers

© CNRS Photothèque / AMICE Erwan.

Un ver annélide vivant au large de la Terre Adélie, en Antarctique.


 

Télécharcher les images en haute définition.


Notes :

Hedgehog signaling regulates segment formation in the annelid Platynereis,
Nicolas Dray,1 Kristin Tessmar-Raible,2,3 Martine Le Gouar,1 Laura Vibert,1 Foteini Christodoulou,3 Katharina Schipany,2 Aurélien Guillou,4 Juliane Zantke,2 Heidi Snyman,3 Julien Béhague,1,4 Michel Vervoort,1,4 Detlev Arendt,3 Guillaume Balavoine1,4
1 Centre de Génétique Moléculaire du CNRS, FRE 3144, Avenue de la Terrasse, 91189 Gif-sur-Yvette, France.
2 Max F. Perutz Laboratories, Universität Wien, Dr. Bohr-Gasse 9, 1030 Vienna, Austria.
3 Developmental Biology Unit, European Molecular Biology Laboratory, Heidelberg 69117, Germany.
4 Institut Jacques Monod, CNRS—Université Paris–Diderot, 15 rue Hélène Brion, 75205 Paris cedex 13, France.
Science, 16 juillet 2010.

Contacts :

Chercheurs l Guillaume Balavoine, Institut Jacques Monod (CNRS/Université Paris Diderot) l T 01 57 27 80 02 l balavoine.guillaume@ijm.univ-paris-diderot.fr
Michel Vervoort l T 01 57 27 80 02 ou 03 l vervoort.michel@ijm.univ-paris-diderot.fr

Presse CNRS l Claire Le Poulennec l T 01 44 96 51 51 l presse@cnrs-dir.fr


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