Des scientifiques de l’Université de Californie, Santa Barbara ont découvert des indices importants sur les origines évolutives du système nerveux en étudiant le génome d’une éponge de mer, membre d’un groupe considéré comme étant parmi les plus anciens de tous les animaux.

Les résultats sont publiés dans le numéro du 6 juin de la revue PLoS ONE, une revue de la Public Library of Science.

« Il s’avère que les éponges, qui n’ont pas de système nerveux, possèdent la plupart des composants génétiques des synapses », a déclaré Todd Oakley, coauteur et professeur adjoint au département d’écologie, d’évolution et de biologie marine de l’UC Santa Barbara.

« Ce qui est encore plus surprenant, c’est que les protéines des éponges ont des « signatures » indiquant qu’elles interagissent probablement les unes avec les autres d’une manière similaire aux protéines des synapses des humains et des souris », a déclaré Oakley. « Cela repousse l’origine de ces composants génétiques du système nerveux à l’époque ou avant les premiers animaux — bien plus tôt que ce que les scientifiques avaient précédemment soupçonné. »

Lorsqu’on analyse quelque chose d’aussi complexe que le système nerveux, il est difficile de savoir par où commencer, a expliqué Ken Kosik, auteur principal et codirecteur de l’Institut de recherche en neurosciences de l’UCSB, qui détient la chaire Harriman de recherche en neurosciences.

Les premiers neurones et synapses sont apparus il y a plus de 600 millions d’années chez les « cnidaires », des créatures connues aujourd’hui sous le nom d’hydre, d’anémones de mer et de méduses. En revanche, les éponges, le plus ancien groupe animal connu ayant des représentants vivants, ne possèdent ni neurones ni synapses. Ce sont des animaux très simples, sans organes internes.

« Nous considérons la période d’évolution entre les éponges et les cnidaires comme la période où le système nerveux est apparu, il y a environ 600 millions d’années », a déclaré Kosik.

Il a expliqué que le groupe de recherche a dressé une liste de tous les gènes exprimés dans une synapse chez l’homme, car les synapses incarnent le système nerveux. Les synapses sont impliquées dans la communication cellulaire, l’apprentissage et la mémoire. Ensuite, les chercheurs ont cherché à savoir si l’un des gènes de la synapse était présent dans l’éponge.

« C’est là que la surprise est arrivée », a déclaré Kosik. « Nous avons trouvé un grand nombre de gènes permettant de fabriquer un système nerveux présents dans l’éponge ». L’équipe de recherche a également trouvé des preuves pour montrer que ces gènes travaillaient ensemble dans l’éponge. La façon dont deux des protéines interagissent, et leur structure atomique, présentent une ressemblance avec le système nerveux humain.

« Nous avons trouvé cette mystérieuse structure inconnue dans l’éponge, et il est clair que l’évolution a pu prendre cette structure entière, et, avec de petites modifications, diriger son utilisation vers une nouvelle fonction », a déclaré Kosik. « L’évolution peut prendre ces composants « prêts à l’emploi » et les assembler de manière nouvelle et intéressante. »

L’article peut être consulté sur le site http://www.plosone.org/doi/pone.0000506.

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