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Zoologie

Une découverte de l'Université de Tel-Aviv qui peut changer les classifications de base de la zoologie

Des chercheurs de l'Université de Tel-Aviv et de l'Université du Kansas ont constaté qu’un parasite infectant les poissons d’élevage comme le saumon ou la truite est en fait une ‘micro-méduse’ dégénérée. Cette découverte, qui représente le premier cas connu d’une dégénérescence évolutive extrême d’un animal est susceptible de conduire à une redéfinition des catégories de base de la zoologie. Elle pourra en outre aider à lutter contre ces organismes, qui causent d'énormes dommages à la pisciculture.

newjellyfishL’étude a été publiée cette semaine dans la prestigieuse revue américaine PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Une équipe de recherche internationale dirigée par le Prof. Dorothée Huchon du Département de Zoologie de l’Université de Tel-Aviv, en collaboration avec le Prof. Paulyn Cartwright de l'Université du Kansas, le Prof. Arik Diamant du Centre national d'Israël pour la mariculture et le Prof. Hervé Philippe du Centre d’études sur la biodiversité du CNRS, a séquencé le génome d’un parasite microscopique étrange du nom de myxozoaire qui infecte les poissons, arrivant à la surprenante conclusion qu’il s’agit en fait d’une forme fortement dégénérée de cnidaires, catégorie animale qui comprend les méduses, les coraux et les anémones de mer.

Le plus petit génome animal connu

« Le myxozoaire est une créature étrange, qui constituait jusqu’à présent un mystère pour la science », explique le Prof. Huchon. «Il se compose des cellules isolées, et était considéré par le passé comme appartenant à la famille des protozoaires, organismes unicellulaires qui ne sont ni des animaux, ni des plantes. Sa structure extérieure ne permettant pas de déterminer l'origine de son évolution, nous avons donc cherché à observer son génome, et sommes arrivés à l’étrange conclusion qu’il s’agit d’un animal en version miniature qui s’est probablement développé par processus évolutif à partir de méduses plus grandes ».

dorothee huchon2 squareIl est avéré que le génome du myxozoaire est une version réduite de l'ADN des animaux de l’embranchement des cnidaires, particulièrement proche d’une méduse de type polypodium hydriforme, parasite du caviar. « Le génome du myxozoaire est de 20 à 40 fois plus petit que le génome moyen d'une méduse. C’est le plus petit génome animal jamais signalé. Il ne dispose que d'environ 20 millions de paires de base, alors que la moyenne chez les cnidaires est de plus de 300 millions. C’est un génome minuscule » décrit le Prof. Huchon. « En outre, en sont absents des composants de base de l'ADN des animaux, principalement les gènes du développement qui participent à la formation de la structure multicellulaire du corps de l'embryon ».

Pourtant, les résultats ont clairement démontré qu’il s’agit d’un animal, même s’il est étrange et minuscule. « Nous avons trouvé dans le myxozoaire des gènes caractéristiques des méduses, à l’origine de la production de la substance vénéneuse qui ‘arme’ leurs tentacules et qu’elles utilisent pour paralyser leur proie. Le myxozoaire  possède une telle tentacule, par laquelle elle se fixe à leur animal ‘hôte’ ».

Reconsidérer la question: "qu'est-ce qu'un animal?"

« Ces micro-méduses fournissent une nouvelle base pour repenser à fond la question: Qu’est-ce qu’un animal ? », affirme le Prof. Huchon. « Les animaux sont généralement définis comme des organismes multicellulaires macroscopiques. Le myxozoaire  ne remplit pas ces conditions, mais c’est sans aucun doute un animal parce qu’il partage son origine évolutive avec la méduse. Une version étrange et dégénérée d’animal, mais un animal quand même. Il nous fait sans aucun doute revoir ce que nous considérions comme un animal ».

Les chercheurs souhaitent à présent explorer comment s’est développé cet ‘animal étrange’ et s’il existe d’autres créatures qui ont adopté une stratégie évolutive similaire. Outre l’intérêt zoologique présenté par la découverte de l'évolution spectaculaire d’un animal marin macroscopique en un parasite microscopique, les chercheurs espèrent que ces informations nouvelles sur le myxozoaire aideront au développement de médicaments contre ces organismes, véritable plaie pour les poissons d’élevage commercial tels que la truite et le saumon. « Certains myxozoaires causent un problème neurologique chez le saumon appelé « la maladie du tournis » explique le Prof. Huchon. « Ces parasites des poissons causent des dommages considérables à la pisciculture, jusqu’à présent sans traitement. Nous espérons que nos données conduiront à une meilleure compréhension de la biologie de ces organismes et au développement de médicaments plus efficaces pour lutter contre ».

L’étude a été parrainée par la National Science Foundation aux Etats-Unis, la fondation binationale israélo-américaine pour la Science et la Fondation pour la Science en Israël.

Sur la photo: le Prof. Dorothée Huchon.

 

Cet article a été publié sur : http://siliconwadi.fr/ sous le titre: "Israël: découverte sur la maladie du tournis"

Renouvellement des tissus humains : une découverte surprenante de l'Université de Tel-Aviv

Le Dr. Noa Shenkar et son étudiante Tal Gordon du Département de zoologie de l'Université de Tel-Aviv ont récemment découvert une petite créature maritime capable de régurgiter tout son système digestif lors qu'elle est en danger, puis le régénérer. Selon les chercheurs l'étude, publiée le 16 mars 2015 dans la revue Scientific Reports du Groupe Nature pourrait faire progresser la compréhension des processus de régénération des organes vitaux chez l'homme.

Ascidie 1« Dans le cadre de l'Initiative taxonomique pour la classification des espèces vivantes d’Israël, nous effectuons des recherches sur des invertébrés marins appelés ascidies, qui vivent dans les récifs coralliens à Eilat », explique le Dr. Shankar spécialiste de biologiste marine du Département de zoologie de l'Université de Tel-Aviv, et conservatrice de la collection d'invertébrés marins au Musée Steinhardt de la Nature de l'Université, qui renferme la collection nationale de toutes les espèces vivant en Israël. « Nous avons ainsi découvert qu'une certaine espèce d'ascidie éjecte quelque chose quand vous essayez de la toucher. Après examen, il s'est avéré que l'objet rejeté était en fait son système digestif ».

Régénérer son intestion en 12 jours

noa-shenkar-180 1Les chercheuses ont prélevé de la mer plusieurs ascidies pour les étudier en laboratoire, et leur ont fait rejeter leur système digestif en réponse à une légère pression mécanique. Elles ont constaté que le petit animal se rétracte alors et se referme pendant 48 heures, puis se rouvre et recommence à fonctionner normalement. « Nous avons réalisé à notre grand étonnement, que l'ascidie effectue un processus miraculeux de régénération et de réparation des tissus», explique le Dr. Shenkar. « Elle régénère son intestin en 12 jours, et ses branchies en 19 jours. De la vraie science-fiction! » "

« Beaucoup d'animaux sont capables de reconstituer des membres qu'ils ont perdus. Par exemple, les lézards renouvellent leur queue, les étoiles de mer leurs bras, et les vers plats des parties entières de leur corps; mais tous ces organes ne sont pas essentiels à leur survie. L'ascidie, par contre, est capable de rejeter tout son système digestif, organe critique sans laquelle la vie est impossible, et de survivre sans lui le temps de le reconstruire. Il semble que l'homme ait beaucoup à apprendre de cette petite créature, qui se cache dans les récifs coralliens ».

Ascidie 2Il s'avère que le rejet de son système digestif et sa régénération constitue une composante essentielle d'un mécanisme de survie extrêmement efficace, qui fait de cette sorte d’ascidie l'espèce la plus commune des quelques 3000 variétés de ce petit animal connues dans le monde. « De couleur brune, elle se camoufle sur le récif et est habituellement recouverte d'autres types de créatures» dit le Dr. Shankar. «  Elle n'est généralement pas utilisée comme nourriture par les poissons qui n'aiment pas son goût. Dans une de nos expériences, nous avons proposé 18 systèmes digestifs éjectés par des ascidies à des poissons de récif affamés, qui les ont tous immédiatement rejetés. Nous ne savons toujours pas quel est le composant qui crée ce mauvais goût, mais il est possible qu'il protège les ascidies des prédateurs potentiels ». Les chercheuses pensent que l'ascidie expulse son système digestif en présence d’un poisson prédateur. Selon elles, il pourrait s'agir d'une diversion, d'une manière de signaler au prédateur : «Ne me touche pas. Ne me mange pas. Je ne suis pas savoureux ».

Proches de l'homme sur le plan de l'évolution

Au-delà de l'aspect zoologique, fascinant en soi, la découverte a d’importantes applications potentielles dans le domaine de la recherche médicale. « Le phénomène des émissions colorectales est bien connu, notamment chez les concombres de mer. Mais les ascidies appartiennent aux chordés, qui de tous les invertébrés marins, sont les plus proches des vertébrés, y compris des mammifères et de l'homme sur le plan de l'évolution », explique le Dr Shankar. « De nombreuses caractéristiques et processus physiologiques n'ont guère changé au cours de l'évolution, et en fait le système digestif des ascidies et le processus de régénération cellulaire qui se produit à l'intérieur sont très semblables aux nôtres. Donc ces créatures, qui sont abondantes et facilement accessibles dans la nature peuvent être utilisées comme un excellent modèle animal pour la recherche médicale future sur le sujet du renouvellement des tissus mous ».

Les chercheuses ont prévu d'élargir leur échantillon et d'examiner un éventail de questions, telles que: à partir de quel âge ces créatures sont-elles capables de rejeter leur système digestif et de le reconstruire ? Une ascidie qui a déjà reconstitué son système digestif une fois peut-elle le faire à nouveau? Elles sont en outre à la recherche d'une coopération avec des scientifiques spécialistes d'étude des cellules et de biomédecine, qui pourront examiner en profondeur le merveilleux mécanisme de renouvellement des ascidies. « Nous pensons que ces études pourraient faire progresser la compréhension future des processus de régénération des organes et des tissus humains», conclut le Dr Shankar.

 

http://siliconwadi.fr/17848/renouvellement-des-tissus-humains-une-decouverte-surprenante

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ le 22.04.2015

Que pouvons-nous apprendre des calmars ?

Un chercheur de l'Université de Tel-Aviv a découvert que le calmar modifie son patrimoine génétique pour s’adapter à son environnement.

squid580Le Dr. Eli Eisenberg de l’Ecole de physique et d'astronomie et de l’Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv et son doctorant Shahar Alon, en collaboration avec le Dr Joshua J. Rosenthal de l'Université de Porto-Rico, a montré que le calmar révise sa propre constitution génétique, modifiant la plupart de ses protéines pour s’ajuster à son environnement immédiat. C’est le premier exemple d’un animal présentant un tel mécanisme génétique.

L’étude a été publiée dans la revue en ligne eLife.

Le principe d'adaptation, modification progressive des structures et des caractéristiques d'une espèce, est l'un des piliers de l'évolution. Mais bien qu’il existe de nombreuses preuves du processus lent et continu au long duquel la composition génétique d'une espèce se modifie, les scientifiques n’avaient pas encore pu montrer qu'il y avait également des organismes capables de se transformer pour s’adapter à des conditions changeantes.

Séquencer l’ADN du calmar

«Nous avons démontré que la modification de l'ARN, loin d’être une exception, joue un rôle majeur dans le traitement de l'information génétique » affirme le Dr. Eisenberg. « En montrant que le recodage de l'ARN du calmar remodèle considérablement toute sa protéome, l'ensemble des protéines d'un organisme à moment donné et sous des conditions données, nous avons prouvé que l'auto-rectification de l'ARN messager d'un organisme est un processus critique et représente une force d'adaptation ». Selon lui, cette démonstration peut avoir des implications pour les maladies humaines également.

Eli.Eisenberg 1L'ARN est une copie du code génétique traduit en protéine. Mais la «transcription» de l'ARN peut être modifiée avant cette traduction, ce qui implique la possibilité de production de différentes versions de protéines. Les modifications anormales de l'ARN ont été observées chez les patients atteints de maladies neurologiques. L'aspect physiologique changeant des calmars et des pieuvres au cours de leur vie et à travers leurs différents habitats suggéraient la possibilité d’un vaste recodage chez ces espèces. Cependant, pour le confirmer, il fallait séquencer leurs génomes.

Aux fins de l’étude, les chercheurs ont extrait à la fois l'ADN et l'ARN d’un calmar de type Doryteuthis pealieiis. Exploitant les possibilités de séquençage de l'ADN et d’analyses informatiques existant à l’UTA, l'équipe a comparé les séquences d'ARN et d'ADN du calmar afin d’en observer les différences. Les séquences dans lesquelles l'ARN et l'ADN ne correspondait pas ont été identifiés comme "modifiées".

Pour les maladies humaines également

«Il a été étonnant de constater que 60 pour cent des transcriptions ARN des calmars ont été modifiées. Par comparaison, on considère que la mouche de fruits, ne modifie que 3% de sa composition » commente le Dr. Eisenberg. « Pourquoi le calmar modifie-t-il sa composition à tel point? Une théorie est qu'il possède un système nerveux extrêmement complexe, présentant une sophistication comportementale inhabituelle pour un invertébré. Il est également possible qu’il utilise ce mécanisme pour répondre aux changements de température et autres paramètres environnementaux ».

Les chercheurs espèrent utiliser cette approche pour identifier de telles modifications dans d'autres organismes dont les génomes n’ont pas été séquencés. « Nous aimerions mieux comprendre comment ce phénomène est répandu dans le monde animal. Comment est-il régulé ? Comment est-il exploité pour conférer la capacité d'adaptation? » interroge le Dr. Eisenberg. « Les maladies humaines sont souvent le résultat de protéines ‘mal formées’, qui deviennent toxiques. Par conséquent, la question du traitement des protéines malformées susceptibles d'être générées par un tel recodage extensif comparable à celui des cellules des calmars est très important pour de futures approches thérapeutiques ».

Les chercheurs viennent de recevoir ont récemment reçu une subvention de la Fondation binationale des Sciences Israël-USA pour explorer la modification génétique des poulpes.

Comment émergent les leaders

Qui prend les rennes lors d'une catastrophe ou d'un accident? Une étude dirigée par le Prof. David Eilam et ses doctorantes Michal Kleiman et Sivan Bodek du Département de zoologie de l'Université de Tel-Aviv, examinant le comportement de petits rongeurs lors de l’approche de hiboux prédateurs, a permis d'identifier l'émergence de 'chefs de groupe' en situations chaotiques et des caractéristiques qui les distinguent de leurs "suiveurs". L’étude, dont les conclusions peuvent également s'adapter au comportement humain, a été publiée dans la revue Behavioral Processes.

can-stock-photo csp8055449« La grande controverse demeure: les comportements des groupes sont-ils auto-organisés ? Emergent-ils spontanément ou bien sous l'influence d'un chef? L'étude de ce phénomène chez les humains se heurte à des problèmes éthiques » commente le Prof. Eilam. « On doit généralement se limiter à des analyses à postériori de situations réelles. Par contre, l’étude du comportement collectif des animaux est un domaine de recherche florissant ».

Certains contribuent plus que les autres

Pour réaliser l'étude, les chercheurs de l'UTA ont placé plusieurs appelés campagnols dans une situation de danger mortel simulée: une «attaque» de chouettes prédateurs. Les hiboux n'avaient aucun moyen d'atteindre physiquement les rongeurs,  protégés par les barreaux de leur cage, mais leur présence menaçante a suffit à susciter le chaos, provoquant l'émergence de "leaders", ont constaté les chercheurs.

«Nos études réfutent l’idée selon laquelle les dirigeants apparaissent spontanément » déclare le Prof. Eilam. « Il y a tout simplement certains individus qui contribuent plus que les autres - mais qui sont-ils et quels sont les traits qui en font des leaders ? Les réponses à ces questions ne peuvent être que limitées».

Les mâles plus grands et plus expérimentés

eilamLes chercheurs ont constaté que, après une attaque de hiboux, les plus grands campagnols se calmaient plus rapidement alors que les petits affichaient une plus grande anxiété. Au bout d'un certain temps, les mâles plus âgés assument un rôle de leader et présentent un modèle exemplaire pour les mâles plus petits et les femelles. En raison de leur plus grande taille, de leur expérience et de leur force physique, les grands campagnols mâles affichent un comportement plus stable que leurs compagnons, se modifiant à peine après l'attaque de la chouette. Les mâles plus petits et les femelles affichent toute une gamme de comportements extrêmes de peur avant l'attaque, mais convergent vers la réaction médiane des grands mâles par la suite. Les chercheurs en ont conclu que les campagnols mâles plus grands étaient moins affectés par la menace et constituaient un exemple pour le groupe des plus petits.

Un rôle de protection et de stabilisation

«Moins influencés par les attaques des hiboux, les campagnols mâles plus grands et plus expérimentés ont déterminé le code comportemental, conduisant les autres à les imiter » explique le Prof. Eilam. «Ces« leaders » ont un double rôle, non seulement de protection mais aussi de stabilisation du comportement du groupe. Vous pouvez également voir de tels leaders émerger dans les sociétés humaines en période de détresse, par exemple, ou même dans les familles en deuil. Toutes les différences s'annulent et un code de comportement typique sous la menace émerge, avec certaines figures dominantes qui prennent la tête ".

Ces résultats comportementaux ont été étayés par une série de tests d'hormones de stress avant et après les attaques simulées des hiboux, révélant que les campagnols plus petits avaient des niveaux plus élevés de corticostérone, tandis que les niveaux restaient stables chez les campagnols plus grands. Le Prof. Eilam étend actuellement ses recherches à de plus grands groupes afin d'obtenir une meilleure représentation de la façon dont les essaims, les troupeaux, ou les foules organisent leur comportement. « Nous essayons également de découvrir quels sont les avantages que les « leaders » retirent de leur rôle de "prise de responsabilité" dans le groupe, et comment l'information est transmise d'un groupe à l'autre » dit-il.

L’effet paquet de chips : les chauves- souris s’espionnent entre elles pour trouver leur nourriture

BatsLes chauves-souris « écoutent » les signaux sonores émis par leurs voisines pour trouver leur nourriture, et c’est la raison pour laquelle elles chassent en groupe. Telle est la conclusion d’une nouvelle étude menée le Dr. Yossi Yovel, son doctorant Noam Cvikel et leurs collègues du laboratoire de perception sensorielle et de cognition du Département de zoologie de l'Université de Tel-Aviv. L’étude va être publiée dans la revue Current Biology.

Un sonar naturel

Animal nocturne, la chauve-souris utilise l'écholocation (principe similaire à celui du sonar) pour s’orienter dans l'obscurité et trouver sa nourriture. Lorsqu’elle s’approche d’un insecte, elle émet des ultrasons dont l’écho lui permet de localiser sa proie. Mais il s’avère que ces signaux sonores ont une autre fonction: ils servent d’appel général signalant aux autres chauves-souris que ‘le repas est prêt’.

yossi-yovel 1C’est ce que le Dr. Yossi Yovel appelle ‘l’effet paquet de chips’. « Lorsque vous vous trouvez dans une salle de cinéma dans l'obscurité et que vous ouvrez un paquet de chips, tout le monde dans la salle sait que quelqu’un mange des chips et plus ou moins où se trouve le paquet. C’est la même chose pour les chauves-souris ».

Pour les besoins de l’étude, le Dr. Yovel a créé un minuscule GPS (le plus petit du monde) muni d’un enregistreur ultrasonique, et en a équipé des chauves-souris du type Grand rhinopome, espèce insectivore à longue queue, courante dans la région de la vallée du Jourdain.

Le docteur Yovel et ses collègues estiment que les chauves-souris présentent une occasion unique d’étudier un phénomène de chasse collective, dans la mesure où elles sont naturellement munies d’un sonar actif.  « Les enregistrements des ultrasons émis par les chauves-souris offrent une occasion unique de pénétrer l’univers de la perception sensorielle de ces mammifères ailés, même lorsqu’ils volent à une hauteur de 500 m. quelque part au-dessus du Lac de Tibériade » explique le Dr. Yovel. « En observant les enregistrements, nous pouvons en déduire quand la chauve-souris attaque une proie et quand elle communique avec ses semblables. Il s’agit d’une mission quasi-impossible à réaliser avec d’autres animaux».

1100 interactions enregistrées

Cependant, la récupération de l’information enregistrée n’a pas été chose simple. Les capteurs attachés au corps des chauves-souris par une colle chirurgicale sont tombés au bout d’une semaine et les chercheurs ont du partir à leur recherche à pied, pour n’en retrouver finalement que 40%. Néanmoins, les appareils récupérés ont enregistré plus de 1100 interactions entre les petits mammifères. L’analyse des données  montre que les chauves-souris se regroupent pour augmenter leurs chances de trouver une proie.

bat1 1Lorsqu’une l’une d’entre elles détecte de la nourriture, elle émet un son typique, et celles qui se trouvent à portée d’ouïe accourent. Elles ont appris que ce signal signifie la présence d’une nourriture à proximité. L’information est précieuse, car le système d’écholocation des chauves-souris n’est pas capable d’identifier un insecte à plus de vingt mètres, alors qu’elle peut entendre une de ses semblables le faire sur une distance de cent mètres. «Ces chauves-souris ne font essentiellement qu’intercepter les sons les unes des autres » dit le Dr. Yovel.  

L’espèce sur lesquelles l’étude a été réalisée se nourrit essentiellement de fourmis volantes, fourmis-reines qui ont tendance à se rassembler pour rechercher des mâles, mais qui peuvent voler sur de longues distances, forçant les petits prédateurs à couvrir de grands espaces pour trouver leur nourriture. Ainsi, en « s’écoutant » mutuellement, les chauves-souris augmentent leurs chances de « gagner le gros lot ».

En groupe, mais restreint

« Les chauves-souris volant en groupe améliorent leurs chances de trouver de la nourriture en fonctionnant comme un ‘système de capteurs’ »  résume le Dr. Yovel « Bien sur, cette stratégie a des limites : si le groupe de chasse est trop important, elles doivent sans cesse être à l’écoute les unes des autres et ne peuvent se concentrer sur l’attaque de leur proie. Imaginez que vous essayez d’attraper une mouche qui vole à proximité et que tout à coup quelqu’un lance un ballon vers vous : la mouche va s’échapper ».