Ce que le génome des araignées de mer révèle sur leur étrange anatomie
Le premier génome de haute qualité d'un pycnogonide apporte de nouvelles informations sur l'évolution des chélicérates
Une collaboration internationale entre l'université de Vienne et l'université de Wisconsin-Madison (États-Unis) a abouti au tout premier assemblage du génome d'une araignée de mer (Pycnogonum litorale) au niveau des chromosomes. Le génome renseigne sur le développement du plan corporel caractéristique de l'araignée de mer et constitue un point de repère pour révéler l'histoire évolutive des chélicérates en général. L'étude a été publiée récemment dans BMC Biology.
Les araignées de mer (Pycnogonida) sont des arthropodes marins à l'anatomie très inhabituelle : leur tronc est très étroit et court, nombre de leurs organes internes se prolongent dans leurs longues pattes et leur abdomen est extrêmement réduit, au point d'être presque méconnaissable. Avec des animaux beaucoup plus connus tels que les araignées, les scorpions, les acariens ou les limules, les araignées de mer appartiennent au groupe des chélicérates, ainsi nommé en raison de leurs pièces buccales en forme de griffes, les chélicères. Le plan corporel étrange de ces "sans-corps" soulève des questions fascinantes : quels sont les facteurs génétiques à l'origine de leur formation ? Et qu'est-ce que cela peut nous apprendre sur l'histoire de l'évolution des chélicérates ? Les réponses se trouvent dans leur génome.
Un génome à haute résolution
Pour réaliser l'assemblage du génome, les chercheurs ont combiné des technologies de séquençage complémentaires. Tout d'abord, le matériel génétique d'un seul individu de P. litorale a été obtenu à l'aide de ce que l'on appelle le "séquençage à lecture longue", une technologie capable de capturer de très longues portions d'ADN. Cela facilite l'assemblage correct de régions génomiques complexes ou répétées, ce qui serait autrement difficile. L'organisation spatiale du génome a ensuite été évaluée chez un deuxième individu de P. litorale, révélant quels morceaux d'ADN se trouvent à proximité les uns des autres dans le noyau cellulaire. En exploitant les informations relatives à la distance, il est possible de déterminer l'ordre correct des segments d'ADN séquencés. Cette combinaison de sources de données a permis d'assembler 57 pseudochromosomes, représentant la quasi-totalité du génome de l'araignée de mer avec une résolution sans précédent. Ces données ont été complétées par de nouveaux ensembles de données sur l'activité des gènes à différents stades de développement de P. litorale. "Les génomes de nombreux organismes de laboratoire non canoniques sont difficiles à assembler, et Pycnogonum ne fait pas exception. Seule la combinaison de sources de données modernes à haut débit a permis d'obtenir un génome de haute qualité", explique le premier auteur de l'étude, Nikolaos Papadopoulos, du département de biologie évolutive de l'université de Vienne. "Cela peut maintenant servir de tremplin pour d'autres recherches".
Gènes perdus, effets visibles
L'équipe de recherche a accordé une attention particulière au groupe Hox, une famille de gènes conservée au cours de l'évolution dans tout le règne animal. Chez les arthropodes, les gènes Hox jouent un rôle central dans la spécification correcte des différents segments du corps ; mais dans de nombreux autres groupes d'animaux, ils sont également des "contrôleurs principaux" essentiels pendant le développement du plan corporel", explique Andreas Wanninger, l'un des responsables du projet au département de biologie de l'évolution de l'université de Vienne. Le secret de Pycnogonum litorale est passionnant : une partie du groupe Hox est totalement absente du génome, à savoir le gène abdominal-A (Abd-A), qui intervient généralement dans la spécification et le développement de la partie postérieure du corps. Son absence pourrait être liée à l'extrême réduction de l'abdomen des pycnogonides. Des conditions similaires ont été observées chez d'autres arthropodes à postérieur réduit, comme certains acariens et bernacles. Ainsi, les araignées de mer offrent un autre exemple de la relation évolutive bien documentée entre la perte de gènes Hox et la réduction des parties du corps.
Le génome donne également des indications sur des schémas évolutifs plus larges. Contrairement aux araignées et aux scorpions, dont les génomes présentent des signes évidents de duplications anciennes du génome entier, aucune trace de ce type ne peut être trouvée dans le génome de P. litorale. Les pycnogonides étant considérés comme le taxon frère de tous les chélicérates, cela suggère que le génome de l'ancêtre des chélicérates ne comportait pas déjà ces duplications ; celles-ci ont dû se produire beaucoup plus tard dans l'évolution, pour certains sous-groupes de chélicérates.
Un nouveau génome de référence
Ce génome de haute qualité nouvellement assemblé ouvre la voie à d'autres études comparatives. P. litorale devient ainsi une nouvelle espèce de référence précieuse pour répondre aux questions sur les relations entre les chélicérates et l'évolution de leurs plans corporels, ainsi que sur les mécanismes génétiques qui sous-tendent la diversité des arthropodes. "Du point de vue de l'évolution du développement, les araignées de mer sont très intéressantes : leur mode de développement peut être ancestral pour les arthropodes, mais en même temps, elles présentent de multiples innovations dans leur plan corporel qui leur sont propres. En outre, elles possèdent des capacités de régénération remarquables", explique le dernier auteur, Georg Brenneis, du département de biologie évolutive de l'université de Vienne. Il ajoute : "Maintenant que nous disposons du génome et d'ensembles de données complets sur les activités des gènes au cours du développement, nous pouvons étudier systématiquement tous ces aspects au niveau moléculaire."
Les chercheurs utiliseront le nouveau génome de référence pour d'autres études sur la régulation des gènes, le développement et la régénération chez les chélicérates, afin de mieux comprendre les processus qui sous-tendent le succès évolutif de ce groupe.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Nikolaos Papadopoulos, Siddharth S. Kulkarni, Christian Baranyi, Bastian Fromm, Emily V. W. Setton, Prashant P. Sharma, Andreas Wanninger, Georg Brenneis; "The genome of a sea spider corroborates a shared Hox cluster motif in arthropods with a reduced posterior tagma"; BMC Biology, Volume 23, 2025-7-2
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