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L’acide rétinoïque : l’évolution entre les dents !

par Frédéric Magné - publié le , mis à jour le

La denture extrêmement diversifiée des poissons cypriniformes est un modèle de choix pour comprendre les mécanismes moléculaires encore mal connus à l’origine de la diversité infinie des organismes vivants. Une équipe de l’Institut de génétique fonctionnelle de Lyon montre que des poissons zèbres chez lesquels le métabolisme de l’acide rétinoïque est déficient, possèdent une dent supplémentaire dans leur pharynx. De manière remarquable, cette denture surnuméraire ressemble beaucoup à celle observée dans la nature chez d’autres espèces de cypriniformes. Ceci révèle qu’une modulation de la voie de l’acide rétinoïque pourrait être à l’origine de la diversité évolutive de la denture de cette famille de poissons. Cette étude est publiée dans les Proceedings of the Royal Society B.


Il suffit d’observer quelques espèces animales pour avoir très rapidement une idée de l’étonnante diversité du monde vivant. Différences de forme, différences de couleur, différences de taille… Même entre différentes espèces très proches, certaines structures anatomiques se sont diversifiées au cours de l’évolution. L’exemple le plus connu est sans nul doute celui des pinsons des Galápagos décrits par Darwin. Parmi ces 14 espèces, tous possèdent des becs de forme et de taille variées et leur forme a évolué de pair avec leurs habitudes alimentaires. Ainsi, il est aisé de comprendre qu’un gros bec sera très utile pour casser des graines coriaces alors qu’un bec fin et allongé est plus adapté à la capture de petits insectes. Dans le cas précis des pinsons de Darwin, les mécanismes moléculaires qui forment un bec de morphologie différente au cours du développement de l’embryon, sont bien compris mais il est intéressant d’ajouter à la liste d’autres molécules susceptibles d’avoir sculpté des différences morphologiques au cours de l’évolution.

L’équipe de Vincent Laudet à l’Institut de génétique fonctionnelle de Lyon, étudie les dents de poissons et en particulier les dents présentes dans le pharynx des espèces de cypriniformes, un vaste groupe de poissons qui contient des espèces populaires comme le poisson rouge, la carpe ou le poisson-zèbre. Dans une étude préalable, les chercheurs avaient mis en évidence, en collaboration avec l’équipe de Laurent Viriot, l’étonnante diversité de la denture des cypriniformes : dents longues et allongées ou dents molariformes, incurvées ou pointues, ou encore différences dans le nombre de dents. Ainsi, les dents de poissons constituent un modèle de choix pour étudier les mécanismes moléculaires à l’origine d’une telle diversité.

Les chercheurs ont montré que la voie de l’acide rétinoïque ou AR (une molécule naturelle dérivée de la vitamine A présente dans les œufs ou encore du beta-carotène des carottes) est impliquée dans la grande diversité de dentitions recensée chez les cypriniformes. Les travaux de l’équipe démontrent que la molécule d’AR est strictement nécessaire pour le développement des dents chez le poisson-zèbre et suggèrent que la quantité d’AR disponible au niveau du pharynx est régulée par l’action coordonnée des enzymes qui la synthétisent (enzymes RALDH) et la dégradent (enzymes CYP26). En d’autres termes, pour que la molécule d’AR joue son rôle, il faut qu’elle soit synthétisée au bon moment et au bon endroit par les enzymes RALDH puis dégradée par les enzymes CYP26 lorsqu’elle n’est plus nécessaire de façon à ce que la quantité produite soit très précise. Ainsi, un poisson mutant dans l’un des gènes des enzymes CYP26 (en particulier CYP26B1 qui agit dans le pharynx) conduira à une mauvaise gestion de la dégradation de l’AR et ainsi à un excès d’AR endogène dans le pharynx. En observant la dentition des poissons zèbres mutants pour le gène cyp26b1, les chercheurs observent la présence d’une dent supplémentaire au niveau du pharynx. Ainsi un excès d’AR au niveau du pharynx semble aboutir à l’apparition d’une dent surnuméraire. Ces résultats ont été confirmés chez un autre cypriniforme, le poisson-rouge. L’étude de l’évolution du nombre de dents chez les cypriniformes, montre qu’à quatre reprises au cours de l’évolution et de manière indépendante, une dent supplémentaire est apparue dans la denture de certaines espèces, comme c’est le cas par exemple chez le gardon commun des étangs Cette observation suggère que la molécule d’AR, ou plus précisément une modulation subtile de la présence des enzymes régulant sa dégradation, est à l’origine d’une telle diversité de denture.

Ces résultats sont les premiers à mettre en lumière un mutant de poisson-zèbre arborant une denture qui ressemble à celle d’espèces présentes dans la nature. De plus, ces données permettent de corréler ces différences à la quantité d’AR présente. Ceci permet de positionner cette molécule importante au cœur des mécanismes qui contrôlent les changements morphologiques au cours de l’évolution. Enfin, de manière intéressante, une étude conduite à l’ENS de Lyon en collaboration avec l’équipe de V. Laudet montre que, comme pour les pinsons de Darwin, il existe une corrélation entre le régime alimentaire et la forme des dents chez les cypriniformes (1).

(1) Pasco-Viel E et al. Proc Biol Sci. 2014 Feb 12 ;281(1780):20132688. doi : 10.1098//rspb.2013.2688


La denture des poisson-zèbre sauvages adultes comporte 5 dents sur la rangée ventrale au niveau
du dernier arc branchial. Celle des poissons mutants cyp26b1 en compte une en plus (en rouge)
et cette denture ressemble à celle d’autres cyprinidés. Images acquises par microtomographie
aux rayons X. © Emmanuel Pasco-Viel



 Référence

"Altered retinoic acid signalling underpins dentition evolution", Gibert Y, Samarut E, Pasco-Viel E, Bernard L, Borday-Birraux V, Sadier A, Labbé C, Viriot L & Laudet V., Proc Biol Sci., 2015
.
 

Contact chercheur

Eric samarut

Institut de Génétique Fonctionnelle de Lyon
CNRS UMR 5242, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Université Claude Bernard
Ecole Normale Supérieure
32, 34 avenue Tony Garnier
69007 LYON
Tél. : 33-1-514-756-9429
Mél. : eric.samarut@umontreal.ca