Le cerveau élaboré des pieuvres pourrait être lié à la manière dont leur ADN se replie et rapproche des régions normalement très éloignées.
Les pieuvres, les seiches et les calmars sont des mollusques, comme les escargots. Pourtant, ils possèdent un système nerveux très développé et peuvent réaliser des comportements étonnants. Pour comprendre cette évolution, les chercheurs ne se contentent plus de chercher quels gènes ces animaux possèdent. Ils étudient aussi la façon dont ces gènes sont utilisés.
One man's trash
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L’ADN ressemble souvent à une longue échelle enroulée, mais cette représentation ne montre qu’une petite partie de son organisation. Dans les cellules, cette molécule se replie encore sur elle-même pour tenir dans le noyau. Deux portions éloignées le long de la chaîne peuvent ainsi se retrouver côte à côte dans l’espace.
Ce rapprochement a des conséquences. Certaines portions de l’ADN ne fabriquent pas de protéines, mais participent au contrôle d’autres gènes. Lorsqu’un repli les met en contact avec les bonnes régions, elles peuvent modifier l’activité de ces gènes, notamment pendant le développement d’un organe.
Une équipe a comparé cette organisation chez trois céphalopodes : une pieuvre, une seiche et un petit calmar. Elle a cartographié les contacts entre différentes régions de leur ADN, puis examiné quels gènes étaient actifs dans plusieurs tissus et à différents stades du développement.
Les chercheurs ont constaté que de nombreuses grandes zones du génome conservent une organisation commune. En revanche, des centaines de boucles plus petites diffèrent selon les espèces, les tissus ou les étapes de croissance. Ces boucles correspondent à des contacts entre des régions parfois très éloignées sur la chaîne d’ADN.
Ces différences pourraient découler d’anciens changements dans les chromosomes. Au cours de l’évolution des céphalopodes, de grands morceaux d’ADN ont changé de place ou se sont assemblés autrement. De nouvelles portions ont ainsi pu se retrouver en contact et participer au contrôle de gènes qui n’étaient pas régulés de cette façon auparavant.
L’équipe a aussi testé directement le rôle d’une région régulatrice grâce à une modification génétique. Sa suppression a perturbé des processus liés au développement nerveux. Cette expérience montre qu’au moins certains de ces contacts entre régions de l’ADN jouent un rôle biologique réel, au-delà d’une simple particularité de forme.
Une piste pour l’origine de l’intelligence des pieuvres ? Leur comportement dépend de nombreux facteurs et d’une longue histoire évolutive. Les prochaines études devront déterminer quelles boucles d’ADN interviennent précisément dans la formation de leurs différents circuits nerveux, et comment elles agissent sur les gènes pendant le développement.