Nous savons tous que les pieuvres sont intelligentes, mais une étude récente révèle qu’elles sont astucieuses même au niveau moléculaire. Dans une étude publiée dans le dernier numéro de Science (lien plus bas), des chercheurs révèlent que les pieuvres vivant dans le climat hypothermique de l’Antarctique s’appuient, non pas sur leur ADN, mais sur le remaniement de leur ARN (Acide ribonucléique), pour résister au froid.
Les basses températures empêchent la fonction d’importantes protéines dans le système nerveux, appelé canaux ioniques de potassium; si les conditions deviennent trop froides, les canaux de potassium et, par extension, le système nerveux entrent en léthargie.
Comment les organismes, comme la pieuvre de l’antarctique, contournent le problème des canaux potassiques sensibles à la température ? C’est simple : elles en synthétisent de nouveau qui sont optimisés pour fonctionner dans le froid glacial. Parce que les instructions pour les protéines sont codées dans les gènes qui composent l’ADN, les neurophysiologistes moléculaires Joshua Rosenthal et Sandra Garrett ont estimé que les adaptations responsables d’une chaine de protéines pour temps froid résideraient au niveau du gène.
Mais ils se sont trompés. Lorsque Rosenthal et Garrett ont comparé le gène du canal potassique de l’octopode de l’Antarctique avec celui d’une pieuvre provenant d’eaux chaudes et tropicales, ils ont constaté que leurs séquences étaient presque identiques.
Bien sûr, au niveau génétique, la différence entre identique et presque identique peut signifier beaucoup de choses; un changement d’une seule lettre dans votre code génétique pourrait avoir des répercussions mortelles.
Mais tel n’est pas le cas avec les pieuvres en Antarctique. Lorsque Rosenthall et Garrett ont inséré les "gènes presque identiques des canaux potassium des céphalopodes dans des cellules d’œufs de grenouille, ils ont découvert que les protéines produites par lesdites cellules d’œuf ont fonctionné presque à l’identique, même à des températures froides.
"Soit le poulpe en Antarctique compense à peine pour le froid», concluent les chercheurs “ou les mécanismes post-transcriptionnels sont importants."
Quels sont les mécanismes de modification post-transcriptionnelle ? Un gène dans votre ADN ne devient pas une protéine entièrement fonctionnelle en une seule étape, elle en implique au moins deux. La première est appelé “transcription”, selon lequel l’information génétique dans votre double brin d’ADN est copiée dans un nouveau modèle en simple brin sous la forme d’un Acide ribonucléique messager (ARNm).
Dans la deuxième étape, appelée “traduction”, c’est l’ARNm (et non l’ADN) qui est utilisé comme schéma final de production des protéines. Lorsque Rosenthall et Garrett évoquent les mécanismes post-transcriptionnels, ils parlent des modifications qui ont lieu entre les étapes de transcription et de traduction.
Ci-dessus : Transcription/Traduction (ADN-ARNm) Wikimedia
Et cette fois, leur hypothèse était en place. Les chercheurs ont montré que grâce à un processus connu sous le nom d’édition post-transcriptionnel de l’ARN, la pieuvre en Antarctique modifie réellement son ARN dans neuf sites. Lorsque Rosenthall et Garrett ont examiné la fonction du canal ARN-édité, ils ont trouvé qu’il fonctionne nettement mieux à des températures froides que la protéine ARN-non-édité.
Ces canaux de potassium ont été prélevés à partir de tissus génétiquement identiques, mais dans le processus pour devenir des protéines, ils ont été transformés en deux machines moléculaires fonctionnellement distinctes, ce qui est assez incroyable.
L’étude publiée sur Science : RNA Editing Underlies Temperature Adaptation in K+ Channels from Polar Octopuses.