Les assemblages de génomes de poulpe et de calmar révèlent les caractéristiques de l’évolution des céphalopodes

NEW YORK – Selon de nouvelles recherches, de vastes réarrangements dans le génome ancestral des céphalopodes semblent avoir contribué à l’évolution des comportements complexes et des grands systèmes nerveux qui marquent la lignée.

Les résultats proviennent d’une analyse des génomes d’espèces de poulpe et de calmar par des chercheurs aux États-Unis, en Autriche et au Japon, publiée mercredi dans Communication Nature.

En comprenant le génome des céphalopodes, nous pouvons mieux comprendre les gènes qui sont importants dans la mise en place du système nerveux, ainsi que dans la fonction neuronale“, a déclaré Caroline Albertin, co-première et co-auteure correspondante, chercheuse au Woods Hole Marine Biological Laboratory, dans un communiqué.

À l’aide du séquençage à lecture longue de Pacific Biosciences, des lectures courtes d’Illumina et des profils d’interaction chromosomique HiC, les scientifiques ont mis au point un assemblage génomique au niveau des chromosomes pour le calmar côtier de l’Atlantique ou le calmar du marché de Boston (Doryteuthis pealeii), qui contenait plus de 24 900 gènes prédits codant pour des protéines, ainsi que des séquences de transcriptome couvrant plus de deux douzaines de tissus.

Lorsque l’équipe a analysé la base de 4,6 gigabase D.pealeii l’assemblage du génome aux côtés d’assemblages de génome améliorés pour d’autres membres du groupe des céphalopodes à corps mou ou “coléoïdes” – la pieuvre à deux points de Californie (Octopus bimaculoïdes) et le calmar bobtail hawaïen (Scolopes d’Euprymna) – il a vu un remaniement généralisé du génome.

Des cerveaux volumineux et élaborés ont évolué plusieurs fois. Un exemple célèbre est celui des vertébrés. Un autre est les céphalopodes à corps mou, qui servent d’exemple distinct de la façon dont un système nerveux vaste et compliqué peut être assemblé “, a déclaré Albertin, notant que les assemblages au niveau des chromosomes” nous ont permis de mieux affiner quels gènes sont là et quels sont leurs l’ordre est, car le génome est moins fragmenté.”

Sur la base de leurs analyses comparatives, les chercheurs ont suggéré que l’évolution précoce des céphalopodes était marquée par une réorganisation et des réarrangements du génome par rapport aux séquences des mollusques non céphalopodes, ainsi que par des expansions ou des duplications affectant les ensembles de gènes liés au développement du cerveau, les gènes de la protocadhérine et les familles de gènes spécifiques à céphalopodes.

“[I]ans les céphalopodes, le génome a connu des poussées de restructuration. Cela présente une situation intéressante : les gènes sont placés dans de nouveaux emplacements dans le génome, avec de nouveaux éléments régulateurs pilotant l’expression des gènes “, a déclaré Albertin, notant qu’un tel brassage” pourrait créer des opportunités pour que de nouveaux traits évoluent.. “

Pour sa part, l’auteur co-senior et co-correspondant Clifton Ragsdale, chercheur à l’Université de Chicago, a noté que si les duplications du génome contribuaient à l’évolution des vertébrés, “l’évolution des céphalopodes à corps mou impliquait des changements génomiques tout aussi massifs, mais les changements ne sont pas des duplications de génomes entiers mais plutôt d’immenses réarrangements de génomes, comme si les génomes ancestraux étaient mis dans un mélangeur. »

Enfin, l’équipe a souligné que les séquences de céphalopodes contenaient également des changements dans les modèles d’édition de l’ARN messager. Celles-ci comprenaient des caractéristiques d’édition d’ARNm spécifiques au tissu neural, ainsi que des changements d’édition d’ARN dans des séquences d’éléments répétitifs non codants.

“Ce catalogue d’édition à travers différents tissus fournit une ressource pour poser des questions de suivi sur les effets de l’édition”, a déclaré Albertin.

Dans une étude connexe publiée dans Communication Nature en avril, les membres de la même équipe ont décrit l’expression des gènes et les caractéristiques de régulation trouvées dans le Calmar bobtail hawaïen (E. scolopes) avec une combinaison de capture de conformation chromosomique, de profilage de chromatine ouvert basé sur ATAC-seq, de séquençage d’ARN et d’autres approches.

“Ensemble, ces données nous permettent de mieux comprendre l’impact des changements évolutifs dans les liaisons génétiques et l’émergence d’une nouvelle régulation des gènes”, ont rapporté les auteurs, notant que le travail “fournit la base pour la compréhension de l’évolution des génomes des céphalopodes et implications possibles sur les nouveautés morphologiques dans ce clade. »

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