Les caeciliens sont un groupe d’amphibiens sans membres, vermiformes ou serpentins. Crédit photo : Marco Mancuso
Des chercheurs ont découvert une résistance exceptionnelle au venin chez les caeciliens, une espèce d’amphibiens sans pattes, qui serait une réponse évolutive à la prédation par les serpents élapidés venimeux. Cette résistance, développée par trois mécanismes biologiques uniques, offre un aperçu fascinant de la dynamique évolutive prédateur-proie.
Une équipe internationale de chercheurs a découvert une résistance « sans précédent » au venin de serpent chez une espèce inattendue – l’amphibien sans pattes connu sous le nom de caecil.
Le professeur associé Bryan Fry, de l’Université du Queensland, a dirigé l’étude qui, selon lui, fournit un modèle solide pour le concept évolutif fondamental des interactions prédateur-proie.
« Notre étude fournit un exemple classique de la façon dont une pression prédatrice unique peut déclencher une cascade évolutive dans laquelle la même façon de se défendre apparaît indépendamment plusieurs fois dans les différentes lignées d’une espèce », a déclaré le Dr Fry.
Les caeciliens vivent le plus souvent cachés dans le sol ou dans le lit des cours d’eau. Ce mode de vie cryptique fait des caeciliens l’un des amphibiens les moins familiers. Crédit photo : Marco Mancuso
Sommaire
Les serpents élapides : Une pression prédatrice
« Dans ce cas, la pression prédatrice clé a été l’apparition des serpents élapides, tels que les cobras et les serpents corail, caractérisés par l’évolution d’une nouvelle façon de délivrer le venin par l’intermédiaire de leurs crocs creux, fixes et ressemblant à des seringues.
« Bien qu’ils soient assez glissants, les caeciliens ont une locomotion et une vitesse semblables à celles des vers et constituaient des proies incroyablement faciles pour les cobras et autres serpents, qui utilisaient leurs crocs pour les tuer et les manger par la suite.
« Cela aurait été un carnage absolu au point que les élapidés se nourrissaient essentiellement de caeciliens, contribuant ainsi à la propagation rapide des serpents élapidés à travers l’Afrique, l’Asie et les Amériques.
« La capacité du caecilien à persévérer et à évoluer malgré ces pressions est digne d’un film – comme les survivants du Jugement dernier qui se défendent en modifiant le paysage chimique.
Méthodologie et résultats de l’étude
L’équipe a étudié des espèces de caeciliens de toutes les familles connues à travers le monde, y compris des espèces des îles Seychelles jamais atteintes par les serpents élapidés.
L’auteur principal, Marco Mancuso, du laboratoire d’évolution des amphibiens de la Vrije Universiteit Brussel, a déclaré que l’étude consistait à utiliser des collections de tissus pour séquencer une partie du récepteur neuromusculaire des caeciliens lié par les toxines du venin de serpent.
« Nous avons montré que la résistance aux neurotoxines du venin de serpent élapidé a évolué au moins 15 fois, ce qui est absolument sans précédent », a déclaré M. Mancuso.
« Une validation particulièrement intéressante de la théorie a été que les caeciliens des îles Seychelles n’étaient pas résistants au venin de serpent, ce qui est cohérent avec le fait que les serpents élapidés n’ont jamais atteint ces îles.
« Il s’agit d’un signal extraordinaire de réponse à une pression de sélection aussi forte, où les survivants de l’assaut étaient ceux qui étaient un peu moins sensibles au venin et certains avaient des mutations qui les rendaient complètement immunisés.
« Ce sont eux qui ont repeuplé la terre après la peste des serpents élapidés. »
Mécanismes de défense évolutifs
Selon le Dr Fry, les caeciliens sont parvenus à cette résistance inédite au venin en déployant trois types de méthodes biologiques différentes.
« La première consiste à ériger une sorte de barricade qui empêche les toxines d’atteindre les récepteurs qui provoqueraient normalement une réaction mortelle.
« Une deuxième forme de résistance consiste à modifier la forme physique du récepteur. Comme les toxines ont évolué pour ressembler à des clés et s’insérer dans le récepteur en forme de serrure, la modification de la forme signifie que la toxine ne rentre plus.
Enfin, les caeciliens déploient essentiellement une « arme » électromagnétique qui inverse la charge lors de l’interaction toxine-récepteur.
« La répulsion de la charge positive vers la charge positive augmente de façon exponentielle au fur et à mesure que les objets se rapprochent, comme si l’on essayait de forcer deux aimants l’un contre l’autre.
« Cette poche du récepteur est normalement chargée négativement, de sorte que les toxines de serpent ont évolué avec une charge positive pour aider à guider la liaison. La mutation où le récepteur est maintenant chargé positivement comme les toxines, repousse électrostatiquement les toxines. »
Importance pédagogique des résultats
Selon le Dr Fry, même si les résultats ne déboucheront pas sur de nouveaux avantages directs pour l’homme, tels qu’un nouvel antivenin, ils ont l’avantage de présenter une interaction évolutive importante d’une manière attrayante pour la prochaine génération de scientifiques.
« Les animaux qui tuent d’autres animaux et les proies qui évoluent pour échapper aux prédateurs, c’est quelque chose qui, je pense, est toujours fascinant pour les gens, en particulier pour les jeunes qui commencent à s’intéresser à la science.
La recherche est publiée dans l’International Journal of Molecular Sciences.
Référence : « Resistance Is Not Futile : Widespread Convergent Evolution of Resistance to Alpha-Neurotoxic Snake Venoms in Caecilians (Amphibia : Gymnophiona) » par Marco Mancuso, Shabnam Zaman, Simon T. Maddock, Rachunliu G. Kamei, David Salazar-Valenzuela, Mark Wilkinson, Kim Roelants
et Bryan G. Fry, 12 juillet 2023, International Journal of Molecular Sciences.
DOI : 10.3390/ijms241411353