Les ancêtres des serpents d’aujourd’hui arboraient des bras et des jambes à part entière, selon une nouvelle étude qui révèle que des mutations génétiques ont fait perdre leurs membres à ces reptiles il y a plus de 100 millions d’années.
Les chercheurs ont décrit un tronçon d’ADN impliqué dans la formation des membres qui est muté chez les serpents. Lorsqu’ils ont inséré l’ADN du serpent dans des souris, les animaux ont développé des membres tronqués, ce qui suggère qu’un tronçon critique d’ADN a perdu sa capacité à soutenir la croissance des membres au cours de l’évolution des serpents. « C’est l’un des nombreux composants des instructions de l’ADN nécessaires à la fabrication des membres chez les humains et, essentiellement, chez tous les autres vertébrés à pattes. Chez les serpents, il est cassé », a déclaré Axel Visel, du Lawrence Berkeley National Laboratory aux États-Unis. « C’est probablement l’une des nombreuses étapes de l’évolution qui s’est produite chez les serpents, qui, contrairement à la plupart des mammifères et des reptiles, ne peuvent plus former de membres », a ajouté Visel.
Les serpents d’aujourd’hui ont subi l’un des changements de plan corporel les plus spectaculaires de l’évolution des vertébrés. Pour étudier les racines moléculaires de cette adaptation, Visel et ses collègues ont commencé à examiner les génomes de serpents publiés, y compris les génomes de serpents basaux tels que le boa et le python, qui ont des jambes vestigiales – de minuscules os de jambe enfouis dans leurs muscles – et des serpents avancés, tels que la vipère et le cobra, qui ont perdu toutes les structures des membres. Au sein de ces génomes, ils se sont concentrés spécifiquement sur un gène appelé Sonic hedgehog, ou Shh, impliqué dans de nombreux processus de développement – y compris la formation des membres.
Les chercheurs ont approfondi l’un des régulateurs du gène Shh, une portion d’ADN appelée ZRS (la séquence régulatrice de l’activité polarisante) qui était présente mais avait divergé chez les serpents. Pour déterminer les conséquences de ces mutations, les chercheurs ont utilisé CRISPR, une méthode d’édition du génome, pour insérer le ZRS de divers autres vertébrés dans des souris, en remplacement du régulateur de la souris. Avec le ZRS d’autres mammifères, comme l’homme, les souris ont développé des membres normaux. Même lorsqu’ils ont inséré le ZRS de poissons, dont les nageoires sont structurellement très différentes des membres, les souris ont développé des membres normaux.Cependant, lorsque les chercheurs ont remplacé le ZRS de la souris par la version du python ou du cobra, les souris ont ensuite développé des membres antérieurs et postérieurs sévèrement tronqués.
« En utilisant ces nouveaux outils génomiques, nous pouvons commencer à explorer comment différentes versions évolutives du même exhausteur affectent le développement des membres et voir réellement ce qui se passe », a déclaré Visel. Pour identifier les mutations du ZRS des serpents qui étaient responsables de son inactivation au cours de l’évolution des serpents, les chercheurs ont examiné de plus près l’histoire évolutive des changements de séquence individuels. En comparant les génomes des serpents et d’autres vertébrés, ils ont identifié une délétion particulièrement suspecte de 17 paires de bases qui ne s’est produite que chez les serpents ; cette délétion a supprimé un tronçon du ZRS qui joue un rôle clé dans la régulation du gène Shh chez les animaux à pattes.
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