Pour une multitude de raisons, les grands requins blancs devraient être considérés comme les super-héros océaniques de la nature - ils sont grands et forts, vivent longtemps, peuvent guérir leurs blessures remarquablement rapidement, et il est même probable qu'ils aient rarement un cancer. Mais comment est-il possible que ces anciens géants aient autant de traits de super-héros? Les scientifiques ont maintenant franchi une étape importante vers la réponse à cette question en décodant tout le génome du grand requin blanc.
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par des scientifiques du centre de recherche sur les requins de la Fondation Save Our Seas et du Guy Harvey Research Institute de la Nova Southeastern University en Floride a séquencé le génome du grand requin blanc (Carcharodon carcharias) et l'a comparé aux génomes de plusieurs autres espèces de vertébrés. L'équipe a découvert une multitude de caractéristiques génétiques inhabituelles qui pourraient expliquer pourquoi les requins blancs sont les super-héros (ou super-vilains, si vous êtes un lion de mer dodu) de la mer. Leur étude a été publiée en ligne lundi 18 février dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
La stabilité génétique est la clé
Le séquençage du génome du grand requin blanc n'était pas une mince affaire - le génome était composé de 4,63 milliards de paires de bases (les molécules contenant de l'azote qui composent les "échelons" de l'échelle d'ADN), ce qui représente environ 1,5 fois la taille du génome humain. "C'est un effort assez impressionnant", a déclaré Dovi Kacev, écologiste moléculaire marin et chercheur au National Marine Fisheries Services Southwest Fisheries Science Center en Californie, qui n'était pas impliqué dans l'étude.
Près de 60% du génome du requin blanc était constitué de séquences génétiques répétées, ce qui est similaire à ce qui est observé dans le génome humain. La particularité du génome du requin blanc est que bon nombre de ces régions répétées sont des codes pour un groupe spécial de gènes appelés LIGNES.
"Ceux-ci font des copies d'eux-mêmes, puis se réinsèrent au hasard à divers endroits dans le génome, et dans le processus, ils font des cassures double-brin dans l'ADN qui doivent être réparées", a déclaré Michael Stanhope, biologiste évolutionniste à l'Université Cornell de New York. . Stanhope a codirigé l'étude avec Nicholas Marra et Mahmood Shivji, biologistes de la conservation à la Nova Southeastern University.
Ces ruptures fréquentes de l'ADN rendent le génome instable, ce qui entraîne généralement un risque plus élevé de mutations génétiques à l'origine de problèmes pouvant éventuellement conduire au cancer. Mais les requins blancs semblent avoir évolué pour éviter une telle instabilité génomique.
Les chercheurs ont découvert que le génome du requin blanc contenait de nombreux gènes responsables du maintien de la stabilité génétique - des choses comme les gènes de réparation de l'ADN et les gènes suppresseurs de tumeurs. Et lorsque les chercheurs ont comparé les gènes de stabilité du requin blanc avec des gènes analogues chez d'autres vertébrés, ils ont trouvé de petits changements dans la séquence des gènes qui suggèrent un modèle spécifique d'adaptation évolutive pour ces gènes chez les requins blancs.
"Considérez-le comme un réglage fin du rôle de ces gènes dans le maintien de la stabilité du génome chez le requin blanc", a déclaré Stanhope.
Les gens ont spéculé que les requins ont un taux de cancer beaucoup plus faible que les autres animaux, mais "il n'y a pas beaucoup de données réelles pour le dire avec certitude", a déclaré Kacev. Néanmoins, la présence abondante de gènes de stabilité spécialement adaptés pourrait expliquer la résistance potentielle au cancer.
"Si vous voulez prévenir le cancer, vous devez maintenir la stabilité de votre génome", a déclaré Stanhope, ce qui signifie éviter les mutations génétiques. Une accumulation de mutations excessives mène au cancer, mais le génome du requin semble spécifiquement conçu pour empêcher cela. "Ce sont des choses que nous devons tester en laboratoire, cependant, pour vraiment savoir", a-t-il déclaré.
Stanhope a également averti que, bien que les requins blancs puissent avoir une adaptation génétique pour les empêcher de contracter le cancer, cela ne signifie pas que la consommation de produits à base de requin pourrait empêcher un humain de contracter le cancer, malgré ce que les partisans de la "médecine alternative" peuvent prétendre.
Et leurs autres capacités spéciales…
La génétique peut également expliquer un autre des super pouvoirs du requin blanc: la capacité de guérir rapidement. L'équipe a découvert plusieurs gènes de requin blanc qui sont connus pour jouer un rôle important dans les processus de cicatrisation des vertébrés. Et, tout comme les gènes de stabilité, les gènes cicatrisants du requin blanc subissaient le même type de pressions de sélection évolutives positives, ce qui signifie que le nombre de ces caractères bénéfiques a tendance à augmenter.
"Nous avons également découvert un enrichissement des gènes pour les gènes de guérison des plaies et de stabilité du génome chez le requin blanc par rapport aux autres vertébrés", a déclaré Stanhope. En d'autres termes, le génome du requin blanc a une proportion plus élevée de ces types de gènes par rapport à ce qui est observé dans d'autres génomes de vertébrés.
Alors que l'équipe a découvert un certain nombre de gènes qui peuvent être responsables de nombreuses capacités de super requin du grand blanc, il y avait une caractéristique qui n'était pas clairement expliquée par le génome: le renifleur sensible du requin.
Les requins sont connus pour avoir un sens aigu de l'odorat, donc les chercheurs s'attendaient à trouver de nombreux gènes de récepteurs olfactifs (OR), qui sont les gènes responsables des schnozes efficaces d'autres vertébrés. Mais le génome du requin blanc contenait exceptionnellement peu de ces gènes. Ce que les chercheurs ont trouvé à la place était une autre catégorie de gènes, appelés gènes voméronasaux. Ces gènes peuvent également être impliqués dans la perception de l'odorat, mais ils ne sont normalement pas aussi abondants que les gènes OR, a déclaré Stanhope. Dans le génome du requin blanc, cependant, il existe plus d'une douzaine de gènes voméronasaux, de sorte que les chercheurs ont suggéré que peut-être ces gènes stimulent la perception des odeurs chez le requin blanc.
"Nous en sommes encore au point où nous gratter la surface, mais avoir cette séquence du génome nous donne un point de départ pour aborder ces questions plus en détail", a déclaré Kacev. Cette recherche aidera sans aucun doute à répondre aux questions sur les autres espèces, a-t-il ajouté. "Comprendre le génome du requin blanc est non seulement important pour le requin blanc, mais c'est un échafaudage, ou un point de départ pour comprendre les espèces apparentées."
Les grands requins blancs sont l'une des créatures marines les plus reconnues au monde, mais leurs populations luttent alors que les gens continuent de les chasser par peur et par cupidité. "Les gens ont ces images qui sont décrites dans les films et les émissions de télévision comme étant ces machines à tuer", a déclaré Kacev. Pourtant, la réalité est que les humains tuent beaucoup plus de requins que les requins ne tuent les humains.
"Les humains tuent de très nombreux millions de requins chaque année à travers le monde pour des raisons stupides et contrefaites de médecine; pour la soupe d'ailerons de requin et toutes sortes de raisons qui sont vraiment tragiques", a déclaré Stanhope. Les chercheurs espèrent que leur étude aidera plus de gens à réaliser à quel point ces anciens vertébrés sont spéciaux.
"J'espère que les gens reconnaîtront les adaptations biologiques remarquables de ces animaux et, par conséquent, les apprécieront davantage", a déclaré Stanhope.
