L'origine des couleurs de peau révélée grâce aux serpents

Publié par Adrien le 05/10/2020 à 09:00
Source: Université de Genève
Une mutation du serpent des blés couleur lavande permet à une équipe de l'UNIGE de comprendre les mécanismes responsables de l'extraordinaire variété de couleurs de peau chez les vertébrés.

La couleur de la peau chez les vertébrés dépend des chromatophores, cellules présentes dans les couches superficielles de l'épiderme. Spécialiste du déterminisme génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les...) et de l'évolution des couleurs chez les reptiles, une équipe de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en Suisse. Fondée en 1559 par Jean Calvin, sous le nom d'Académie de Genève, comme un...) (UNIGE) étudie la grande variété de couleurs arborées par différents individus chez le serpent des blés. Ses travaux, publiés dans la revue PNAS, montrent que la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) terne du variant "Lavande (Les lavandes sont des arbrisseaux dicotylédones de la famille des Lamiacées (ou labiées) et du genre Lavandula, à fleurs le plus souvent mauves ou violettes disposées en épis, dont...)" de ce serpent est causée par la mutation d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel. On peut également...) impliqué dans la formation des lysosomes, les vésicules "poubelles" des cellules. Cette mutation unique suffit à affecter toutes les couleurs de la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.), démontrant que tous les pigments et cristaux réfléchissants sont stockés dans des vésicules dérivées de ces lysosomes. Cette étude est une avancée considérable de notre compréhension de l'origine des couleurs et des motifs de la peau des vertébrés (Les vertébrés forment un sous-embranchement du règne animal. Ce taxon, qui dans sa version moderne exclut les myxines, est...).


La peau du serpent des blés (Pantherophis guttatus) a une base orange, agrémentée de taches dorsales et latérales rouges encerclées de noir. Cette espèce peut connaître des mutations qui entrainent des variations de couleurs de peau. Ainsi, la forme "Lavande" présente une couleur rose avec des tâches grises.
@ UNIGE/Milinkovitch.

Les chromatophores sont les cellules responsables de la couleur de la peau, grâce à la présence de pigments ou de cristaux qui réfléchissent la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...). Les chromatophores sont de trois types: les mélanophores responsables de la couleur noire ou brune; les xantophores pour la couleur rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) et jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :); et les iridophores pour la réflexion de multiples couleurs. Les mammifères ne possèdent que des mélanophores, alors que les reptiles ou les poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et...) expriment les trois types de chromatophores, ce qui leur permet d'arborer une très grande diversité de couleurs. Les pigments des mélanophores sont connus pour être stockés dans des organelles appelées LRO pour lysosomes-related organelles, en anglais. Ce sont de petites vésicules intracellulaires qui ont la même origine que les lysosomes, les "poubelles" qui digèrent les molécules non-fonctionnelles dans les cellules. Par contre, le lieu de stockage des pigments rouges et jaunes et des cristaux dans les autres types de chromatophores restait inconnu.

Quand le serpent vire au rose

La peau le serpent des blés (Pantherophis guttatus) a une base orange, agrémentée de taches dorsales et latérales rouges encerclées de noir. Cette espèce peut connaître des mutations qui entrainent des variations de couleurs de peau. Ainsi, la forme "Lavande" présente une couleur rose avec des tâches grises. Les croisements effectués par Athanasia Tzika, chercheuse au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE, et son doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de thèse, dans un projet de recherche sur une durée variable...) Asier Ullate ont permis d'identifier que ces couleurs altérées sont dues à une seule mutation localisée précisément au niveau du gène LYST, gène régulateur du trafic des lysosomes. "Un travail de très longue haleine (L'haleine est l'air qui est chassé des poumons d'un sujet au moment de l'expiration, et qui s'exhale par la bouche.) puisque les serpents n'ont qu'une seule portée par an. De plus, il nous a fallu séquencer et assembler le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est...) complet du serpent de blé (« Blé » est un terme générique qui désigne plusieurs céréales appartenant au genre Triticum. Ce sont des plantes annuelles de la famille des graminées...)", précise Athanasia Tzika.

La clé est dans le foie

Les mutations affectant le gène LYST chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme...) provoquent le syndrome (Un syndrome est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu'un patient est susceptible de présenter lors de certaines maladies, ou bien dans des circonstances cliniques d'écart à la norme pas...) de Chédiak-Higashi, caractérisé par l'albinisme, la déficience du système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le « soi » du...) et l'accumulation de lysosomes élargis. L'équipe genevoise a donc poursuivi son étude chez le serpent de blé en analysant ses hépatocytes, principales cellules du foie chez les vertébrés, qui contiennent de nombreux lysosomes. Les scientifiques ont pu constater que les hépatocytes des serpents de blé du type Lavande contiennent des lysosomes beaucoup plus grands et plus agrégés. En utilisant des techniques de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre...), les auteur-es ont observé des morphologies et des dispositions altérées des vésicules colorées dans tous les chromatophores.

Fruit de l'évolution

"Grâce à la caractérisation du gène mutant, cette étude montre pour la première fois que les différents chromatophores n'ont pas été créés de toutes pièces au cours de l'évolution, mais font tous intervenir un mécanisme de base impliquant les LROs", s'enthousiasme Michel Milinkovitch, professeur au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE. La poursuite de cette étude permettra de mieux comprendre les mécanismes responsables de l'extraordinaire variété de couleurs de peau chez les vertébrés, des traits impliqués dans des fonctions aussi diverses et essentielles que le camouflage, la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) intraspécifique, et la protection contre les effets néfastes des radiations solaires.
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