Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Toru Miura de l’Université de Tokyo, montre comment l’expression de gènes de développement chez les vers verts japonais, Megasyllis nipponica, contribue à la formation de leur unité reproductrice nageuse appelée stolon. L’ouvrage a été publié dans Rapports scientifiques.
La vie trouve toujours le moyen de nous surprendre. La présence d’un mécanisme de reproduction unique chez certains vers annélides ou vers segmentés est l’une de ces surprises. Dans un processus appelé stolonisation, la partie postérieure du corps contenant les gonades du ver syllide se détache de son corps d’origine. La partie détachée s’appelle le stolon et elle est pleine de gamètes (ovules ou spermatozoïdes).
Le stolon nage tout seul et se reproduit lorsqu’il rencontre le sexe opposé. Nager de manière autonome protégerait non seulement le corps d’origine des dangers environnementaux, mais pourrait également aider ses gamètes à se disperser sur de plus grandes distances.
Pour nager de manière autonome, les stolons développent leurs propres yeux, antennes et poils nageurs tout en restant attachés à leur corps d’origine. Mais comment se forme la tête de stolon au milieu du corps originel ?
Le mystère entourant le développement de la tête du stolon dans le corps d’origine a longtemps laissé les scientifiques perplexes. Les recherches du professeur Miura, motivées par un vif intérêt pour les transitions évolutives des systèmes de développement au cours des cycles de vie des animaux, ont finalement clarifié ce phénomène intrigant.
Un Megasyllis nipponica nageant avec un stolon à son extrémité postérieure. Crédit : Nakamura et al 2023.
Des observations histologiques et morphologiques minutieuses ont révélé que la formation des stolons commence par la maturation des gonades à l’extrémité postérieure. Forme ensuite une tête dans la partie antérieure du stolon en développement. Les organes sensoriels tels que les yeux et les antennes, ainsi que les poils nageurs, se forment peu de temps après. Avant que le stolon ne se détache, il développe des nerfs et un « cerveau » pour détecter et se comporter de manière indépendante.
Pour comprendre le développement de la tête du stolon, Miura et son équipe ont étudié les modèles d’expression génétique du développement des vers à maturation sexuelle. Un groupe bien connu de gènes de formation de la tête définit la région de la tête de divers animaux. Miura et son équipe ont découvert que ces gènes sont davantage exprimés dans la région principale du stolon. En règle générale, les gènes formant la tête ne sont pas autant exprimés au milieu du corps. Mais au cours du développement des gonades chez les syllides, les gènes de formation de la tête sont fortement exprimés au milieu de l’extrémité postérieure du corps d’origine.
« Cela montre comment les processus de développement normaux sont modifiés pour s’adapter à l’histoire de vie des animaux dotés de styles de reproduction uniques », explique Miura.
Les gènes Hox déterminent la segmentation du corps le long du corps des syllides. Miura et son équipe pensaient que ces gènes seraient exprimés différemment le long de l’axe antéro-postérieur. « Fait intéressant, les expressions des gènes Hox qui déterminent l’identité des parties du corps étaient constantes tout au long du processus », explique Miura.
En conséquence, les stolons n’ont pas de tube digestif différencié et ont des segments corporels uniformes et répétés (à l’exception de la tête et de la queue). « Cela indique que seule la partie de la tête est induite au niveau de la partie postérieure du corps pour contrôler le comportement de reproduction en vue de la reproduction. »
L’étude a non seulement révélé pour la première fois le mécanisme de développement des stolons, mais a également déclenché une enquête plus approfondie sur les subtilités de cette étrange méthode de reproduction. « Nous aimerions clarifier le mécanisme de détermination du sexe et les régulations endocriniennes qui sous-tendent les cycles de reproduction chez les syllides », conclut Miura.
Plus d’information:
Analyses morphologiques, histologiques et d’expression génique sur la stolonisation chez le syllide vert japonais, Megasyllis nipponica (Annelida, Syllidae), Rapports scientifiques (2023). DOI : 10.1038/s41598-023-46358-8