Des chercheurs séquencent le génome de la tortue à cuisses pointues

Comme de nombreuses espèces de tortues terrestres menacées, la tortue à pattes errantes n’avait pas de génome complet. Pour la première fois, des chercheurs des départements d’écologie de l’Université Miguel Hernández d’Elche (UMH) et de l’Université d’Alicante (UA) ont réussi à séquencer le génome de la tortue à pattes errantes, en utilisant comme référence le génome d’une autre tortue indigène américaine étroitement apparentée.

Les résultats, publié dans PLOS ONEpermettra à la communauté scientifique de soutenir la conservation de ces animaux en voie de disparition.

La tortue graeca (Testudo graeca) est l’une des espèces de tortues terrestres les plus emblématiques du bassin méditerranéen. Dans la péninsule ibérique, les tortues graeca ont deux populations principales : l’une dans le sud-est, du nord d’Almería au sud de Murcie, et l’autre dans le parc national de Doñana. L’espèce est en voie de disparition en Andalousie et est inscrite au catalogue des espèces menacées du ministère régional de Murcie et du ministère de l’Environnement.

« Comprendre la diversité génétique des animaux peut être très utile pour la conservation d’espèces comme la tortue à cuisses pointues, car plus nous en savons, mieux nous pouvons comprendre comment ces animaux se sont adaptés à leur environnement ou quelle est leur capacité à faire face au changement climatique », explique Andrea Mira Jover, chercheuse à l’UMH et auteure principale de l’étude.

Ces dernières années, ajoute Mira-Jover, la biologie de la conservation a utilisé un outil prometteur : le séquençage du génome. Un génome est l’ensemble complet des instructions de l’ADN contenues dans une cellule. Le séquençage d’un génome consiste à lire toute l’information génétique représentative d’une espèce, à identifier des gènes spécifiques, par exemple, et à les organiser en chromosomes.

La description du génome de cette espèce constitue une étape scientifique cruciale, car très peu de tortues ont été décrites à ce niveau.

« Ces résultats seront un point de départ pour mieux comprendre l’histoire évolutive de l’espèce et résoudre des questions liées à son cycle biologique, comme le secret de sa longévité », souligne le chercheur de l’UA Roberto Rodríguez-Caro. De plus, ajoute-t-il, la publication de ce génome de référence fournira des outils clés pour sa conservation mondiale, car l’espèce est classée comme vulnérable par l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) et nécessite des mesures concrètes pour préserver ses populations à l’avenir.

Rodríguez-Caro, du Département d’écologie de l’UA, étudie cette espèce depuis 15 ans, recueillant des informations sur son écologie, sa conservation et sa génétique en collaboration avec divers centres de recherche nationaux et internationaux.

Différentes techniques existent pour obtenir des génomes complets, selon que l’information génétique est lue en fragments longs ou courts.

« Si tout l’ADN était un roman, certaines techniques pourraient lire de longues phrases, tandis que d’autres identifieraient des mots individuels », explique Mira-Jover. Les techniques de lecture longue sont plus efficaces pour assembler des génomes de novo (organiser des séquences d’ADN sans utiliser de référence préalable), mais elles sont encore trop coûteuses. Cependant, d’autres méthodes peuvent obtenir des génomes complets en utilisant des techniques de lecture courte en référençant les génomes d’espèces étroitement apparentées.

« Dans ce cas, le roman est écrit en utilisant des mots individuels au lieu de longues phrases », précise le chercheur de l’UMH.

Cette méthode, appelée « assemblage de référence », est particulièrement utile chez les espèces à évolution lente, c’est-à-dire dont le taux de changement génétique est faible. Elles conservent le même ordre de gènes, appelés « groupes hautement synténiques ». En utilisant cette nouvelle métaphore, si seuls des mots individuels sont disponibles pour écrire la génétique d’une espèce, des phrases d’un livre similaire peuvent être consultées pour compléter le génome.

« Les tortues, connues scientifiquement sous le nom de chéloniens ou testudines, sont un exemple d’organismes à évolution lente », explique Eva Graciá, chercheuse à l’UMH, responsable de l’étude et présidente de l’Association espagnole d’herpétologie. « Les chéloniens sont un groupe taxonomique ancien et diversifié, qui comprend des tortues d’eau douce, marines et terrestres, mais leur organisation génomique est très similaire », souligne-t-elle, ajoutant que « les tortues ont évolué très lentement au cours de l’histoire, et leurs gènes sont similaires et situés à la même position sur les chromosomes ».

Les tortues terrestres (Testudinidae) constituent la famille la plus menacée. Pourtant, seuls cinq génomes de référence sont disponibles contre 33 pour les tortues marines et d’eau douce. Face à cette situation, la communauté scientifique a besoin de davantage de moyens pour contribuer à la conservation des populations de tortues terrestres.

C’est pour cette raison que des chercheurs du département d’écologie de l’UMH ont généré le premier génome de référence au niveau chromosomique de la tortue à pattes d’oie, en utilisant des techniques de séquençage à lecture courte. Ils ont utilisé le génome connu de Gopherus evgoodei, la tortue épineuse de Sinaloa, originaire des déserts des États-Unis et du Mexique.

Si l’on imagine la double hélice de l’ADN comme un escalier en colimaçon, chaque marche de l’escalier serait formée de ce que l’on appelle des « paires de bases » contenant des molécules plus petites. La taille d’un génome complet est mesurée par le nombre de paires de bases. Par exemple, le génome humain compte 3,2 milliards de paires de bases contenant environ 25 000 gènes.

À l’aide de diverses techniques bioinformatiques, les chercheurs ont analysé un génome de 2,2 milliards de paires de bases de la tortue à pattes d’oie contenant près de 26 000 gènes. Ils ont également procédé à une reconstruction démographique pour comprendre l’histoire évolutive de l’espèce.

« Cette analyse suggère un modèle évolutif très similaire à ce que nous avons déjà observé avec d’autres techniques dans des études précédentes », souligne le professeur d’écologie de l’UMH, Andrés Giménez, auteur de la publication.

Ce génome de référence permettra de répondre aux questions sur l’histoire évolutive de la tortue à éperons et d’étudier les gènes d’intérêt dans de futures études. Il constituera également un outil précieux pour prendre de meilleures décisions en matière de conservation. De plus, le reste de la communauté scientifique aura accès au génome de la tortue à éperons, contribuant ainsi de manière significative à un domaine aux ressources limitées.