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Des chercheurs du Laboratoire de biologie marine (MBL) ont résolu le mystère de l’origine des ailes chez les insectes, confirmant la théorie selon laquelle celles-ci avaient évolué à partir d’un excroissance, ou « lobe », au niveau des pattes d’un crustacé ancien.

Un mystère centenaire

Dans le cadre de ces travaux présentés dans la revue Nature Ecology and Evolution, l’équipe a déterminé qu’après que l’ancien animal marin a commencé à évoluer sur la terre ferme, il y a environ 300 millions d’années, un changement était intervenu au cours de son développement embryonnaire, avec l’ancrage de l’un des segments de ses pattes dans sa paroi corporelle. Une adaptation qui l’aurait aidé à mieux supporter son poids au sein de ce nouvel environnement.

« Chez les insectes, les lobes des pattes se sont déplacés au niveau du dos, et ont par la suite formé les ailes », explique Heather Bruce, co-auteure de l’étude. Selon la chercheuse, l’une des raisons pour lesquelles il a fallu un siècle pour comprendre cela est qu’il n’a été largement admis que vers 2010 que les insectes étaient très étroitement liés aux crustacés au sein du phylum des arthropodes.

« Avant ça, la communauté scientifique classait les insectes dans le groupe des myriapodes, comprenant le mille-pattes, en raison de leur morphologie », poursuit Bruce. « Les myriapodes étant dépourvus d’ailes, on considérait que celles des insectes étaient des attributs entièrement ‘nouveaux’, en l’absence de structures correspondantes chez leurs ancêtres supposés. »

Pour résoudre le mystère de l’apparition des ailes chez les insectes, vieux de plusieurs décennies, les chercheurs se sont appuyés sur d’anciennes publications scientifiques et ont réalisé une analyse génomique avancée, impliquant l’utilisation de l’outil d’édition génique CRISPR-Cas9.

Emplacement des segments de patte 7 et 8 chez le crustacé (en haut) et l’insecte (en bas). Chez ce dernier, le huitième segment constitue la base de l’aile — © Heather Bruce

« Voir mes données génomiques et embryonnaires confirmer ces vieilles théories était stupéfiant »

En comparant la structure génétique des pattes d’un crustacé à celle de divers insectes comme les drosophiles, Bruce a identifié les gènes correspondant aux six parties que l’on retrouve à la fois chez les crustacés et les insectes. Mais la découverte d’un septième segment chez le genre de crustacé Parhyale intriguait la chercheuse.

« J’ai donc commencé à éplucher les publications scientifiques et ai découvert que l’idée selon laquelle la région proximale [la plus proche du corps] des pattes s’était ancrée dans la paroi corporelle chez les insectes avait été proposée en 1893 », explique Bruce. « Puis je suis tombée sur cette théorie datant des années 1980 selon laquelle les petits lobes sur cette section de la patte s’étaient ensuite déplacés vers l’arrière pour former les ailes. Voir mes données génomiques et embryonnaires confirmer ces vieilles théories était stupéfiant. »

Selon l’équipe de recherche, il aurait été impossible de percer le mystère de l’évolution des ailes chez les insectes sans les puissants outils génomiques aujourd’hui à la disposition des scientifiques.

« L’idée que les ailes d’insectes puissent avoir été une innovation évolutive est fascinante », déclare Nipam Patel, directeur du MBL. « Mais les comparaisons génomiques montrent que rien n’est tout à fait nouveau et qu’il est possible de déterminer cette origine. »

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