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Une étude révèle les origines évolutives de l’ornithorynque

Crédits : Christine Ferdinand

On pense rarement à l’ornithorynque. Pourtant, avec ses pattes palmées et sa queue en forme de castor, cet étrange mammifère australien se présente comme un véritable trésor génétique. La première carte complète de son génome vient d’être publiée.

Les trois principaux groupes de mammifères sont les euthériens, les marsupiaux et les monotrèmes. Le plus grand groupe, les euthériens, comprend les animaux qui nourrissent leurs petits dans le placenta de la mère. Les humains entrent par exemple dans cette catégorie. Chez les marsupiaux, les juvéniles se développent dans un état larvaire au sein d’un marsupium (ou poche marsupiale).

Le groupe des monotrèmes n’inclut quant à lui que deux espèces qui survivent aujourd’hui : l’ornithorynque et l’échidné. Le premier est une créature semi-aquatique, l’autre une créature terrestre. Leur plus grand point commun : ce sont les seuls mammifères à pondre des oeufs, mais qui nourrissent également leurs petits avec du lait.

En tant que tels, les monotrèmes sont des candidats de choix pour l’étude de l’évolution des mammifères. Une nouvelle étude publiée dans Nature fournit pour la première fois un aperçu complet du génome de l’ornithorynque (ainsi qu’une carte moins complète du génome de l’échidné). On y retrouve alors des gènes communs aux oiseaux, aux reptiles et aux mammifères.

Les chromosomes

La stratégie de reproduction des monotrèmes étant tout à fait unique, les chercheurs se sont notamment concentrés sur les chromosomes sexuels de l’ornithorynque.

L’espèce développe dix chromosomes sexuels : cinq chromosomes X et cinq chromosomes Y. Pour rappel, les humains n’en développent que deux. Guojie Zhang, de l’Université de Copenhague et principal auteur de l’étude, souligne également que ces dix chromosomes sexuels n’ont “aucun homologue avec les chromosomes X/Y retrouvés chez l’homme“. En revanche, “ils affichent des similarités avec le chromosome ZW développé chez les oiseaux“.

Les chromosomes sexuels complexes des monotrèmes présentent également des interactions inhabituelles pendant et après la méiose qui est un type de division cellulaire. “Au cours de ce processus, les régions homologues de la paire de chromosomes peuvent correspondre les unes aux autres. Par conséquent, les chromosomes sexuels de l’ornithorynque peuvent former une structure en anneau pendant le processus de méiose“.

Cette structure en anneau est peut-être la découverte la plus intrigante de l’étude. Ce type d’anneau chromosomique a été trouvé… dans les plantes, mais jamais auparavant chez les animaux.

ornithorynque
Un ornithorynque. Crédits : Pixabay

Une transition entre les ovipares et les vivipares

L’étude a également comparé les gènes de l’ornithorynque à ceux d’autres animaux. Avec cette approche, ils ont notamment pu retracer le dernier ancêtre commun existant des humains et des ornithorynques il y a 163 à 191 millions d’années. Les échidnés et les ornithorynques se sont quant à eux séparés il y a environ 57 millions d’années.

La recherche élargit également notre compréhension des processus de reproduction des mammifères. D’après cette étude, les monotrèmes servent en effet de “point de transition” entre les reptiles ovipares (pontes) et les animaux vivipares (comme les humains) qui font pousser un embryon à l’intérieur du corps.

Par exemple, les chercheurs ont découvert que l’ornithorynque contient moins de copies d’une protéine productrice d’œufs, appelée vitellogénine, que les reptiles et les oiseaux. Cela signifie qu’ils ne dépendent pas autant de ces protéines pour pondre des œufs. En revanche, l’existence de ce gène peut expliquer pourquoi les ornithorynques en pondent en premier lieu.