Deux individus enchevêtrés vivants de Gordionus violaceus, un ver à cheveux d’eau douce, provenant d’Allemagne. Crédit : Gonzalo Giribet
Les vers à cheveux sont dépourvus des minuscules « poils » responsables du mouvement des cellules, de la filtration et de la détection que possèdent tous les autres animaux connus.
Dans un monde qui regorge d’animaux bizarres, les vers à cheveux comptent sans doute parmi les plus étranges. Ces vers parasites sont connus pour manipuler le comportement de leurs hôtes, un phénomène parfois appelé « contrôle de l’esprit ».
Une nouvelle étude publiée dans la revue Current Biology a révélé que les espèces de vers à cheveux partagent une caractéristique étrange : il leur manque environ 30 % des gènes que les chercheurs s’attendaient à trouver. Plus intrigant encore, les gènes manquants sont liés au développement des cils, ces structures ressemblant à des poils que l’on trouve dans les cellules de presque toutes les espèces animales connues.
Un ver à cheveux d’eau douce vivant dans la main de Bruno de Medeiros dans le Muir Woods National Monument en Californie. Crédit : Bruno de Medeiros
Les vers à cheveux, qui ressemblent à de minces fils de spaghetti et mesurent quelques centimètres de long, se rencontrent dans le monde entier. Leur structure corporelle de base laisse présager leur nature parasitaire, car ils sont dépourvus de systèmes excréteur, respiratoire ou circulatoire et vivent presque entièrement à l’intérieur d’autres créatures. Tauana Cunha, chercheuse postdoctorale au Field Museum de Chicago et auteur principal de l’étude, souligne que « l’une des choses les plus intéressantes, peut-être la chose pour laquelle elles sont le plus connues, est qu’elles peuvent affecter le comportement de leurs hôtes et leur faire faire des choses qu’elles ne feraient pas autrement ».
Sommaire
Cycle de vie du ver à cheveux et manipulation de l’hôte
Il existe des centaines d’espèces de vers à cheveux d’eau douce. Le cycle de vie commence lorsque les œufs éclosent dans l’eau et que les larves sont consommées par de petits prédateurs aquatiques comme les larves d’éphémères. Celles-ci sont à leur tour la proie de prédateurs terrestres plus grands, tels que les grillons. Après avoir mûri dans leurs hôtes, les vers à cheveux manipulent le comportement de ces derniers, les incitant à sauter dans l’eau. Une fois dans l’eau, les vers s’extirpent de leurs hôtes et commencent à chercher des partenaires, répétant ainsi le cycle.
Il existe également cinq espèces de vers chevelus marins qui parasitent des créatures aquatiques comme les homards, mais leur capacité à manipuler leurs hôtes n’est pas claire car ils n’ont pas besoin de retourner dans l’eau.
Vers à cheveux d’eau douce vivants dans l’environnement, dans le Muir Woods National Monument en Californie. Crédit photo : Bruno de Medeiros
Recherche génétique sur les vers à cheveux
Aussi étrange que soit le comportement des vers à cheveux, l’intérêt de la recherche de Mme Cunha pour ces animaux est davantage lié à leur ADN. « Nous avons entrepris de séquencer leurs génomes, car rien de semblable n’avait jamais été séquencé auparavant à ce niveau », explique-t-elle à propos de l’étude menée avec ses coauteurs Bruno de Medeiros, Arianna Lord, Martin Sørensen et Gonzalo Giribet. « L’objectif était de produire ces génomes et de les utiliser pour comprendre les relations évolutives entre les vers à cheveux et d’autres types d’animaux.
Après avoir obtenu des échantillons d’ADN de deux espèces de vers à cheveux – l’une d’eau douce et l’autre marine – et les avoir séquencés, l’équipe a fait une découverte surprenante en comparant les codes génétiques des vers à cheveux à ceux d’autres créatures.
Photos mises en scène de l’hôte (mort) de la langouste Munida sp. de Norvège, avec un ver à cheveux marin. La photo a été prise maintenant pour représenter le scénario réel de la collecte du ver il y a des années, qui a été utilisé pour le séquençage du génome. Crédit : Martin Sørensen
Découverte de gènes manquants
« Ce que nous avons découvert, et qui était très surprenant, c’est qu’il manquait dans les deux génomes de vers à cheveux environ 30 % d’un ensemble de gènes qui devraient être présents dans pratiquement tous les groupes d’animaux », explique Cunha.
De telles découvertes amènent généralement les scientifiques à se demander s’ils n’ont pas commis une erreur. Cependant, il existait une corrélation entre les gènes absents chez les deux espèces de vers. « La grande majorité des gènes manquants étaient exactement les mêmes chez les deux espèces. Ce n’était pas un hasard », explique M. Cunha.
Cunha et ses collègues ont découvert que ces gènes manquants chez d’autres animaux sont responsables de la production de cils.
« Les cils sont des organites, de petites structures au niveau cellulaire, qui sont présents chez tous les animaux et, plus largement, chez les protistes, certaines plantes et certains champignons. Ils sont donc présents dans une grande diversité de la vie sur Terre », explique M. Cunha. Ils sont présents dans de nombreuses cellules du corps humain : par exemple, les queues des spermatozoïdes sont des cils, de même que les cellules de la rétine de nos yeux.
Photo mise en scène de la langouste (morte) Munida sp. de Norvège, avec un ver à cheveux marin. La carapace du homard a été ouverte pour montrer l’espace où le ver a été trouvé. La photo a été prise maintenant pour représenter le scénario réel de la collecte du ver il y a des années, qui a été utilisé pour le séquençage du génome. Crédit : Martin Sørensen
Implications de l’absence de cils
Dans des études antérieures, les scientifiques ont constaté que les vers à cheveux semblaient dépourvus de cils aux endroits où ils sont habituellement observés. Les spermatozoïdes des vers à cheveux, par exemple, n’ont pas de queue. Toutefois, l’absence de signes visuels de cils chez les vers à cheveux n’a pas été considérée comme une preuve définitive de leur inexistence. Bruno de Medeiros, conservateur des insectes pollinisateurs au Field Museum et coauteur de l’article, déclare : « Sans les génomes, il faudrait examiner toutes les cellules à tous les stades de la vie de toutes les espèces. »
« D’après les observations précédentes, il ne semblait pas que les vers à cheveux possédaient des cils, mais nous n’en étions pas vraiment sûrs », déclare Cunha. « Avec les génomes, nous avons vu qu’ils n’ont pas les gènes qui produisent les cils chez d’autres animaux – ils n’ont pas la machinerie pour fabriquer les cils en premier lieu.
Un ver à cheveux d’eau douce vivant dans la main de Bruno de Medeiros dans le Muir Woods National Monument en Californie. Crédit : Bruno de Medeiros
Comprendre les modèles d’évolution et les orientations futures
En outre, le fait que les espèces de vers à cheveux d’eau douce et d’eau de mer aient perdu les gènes des cils indique que ce changement évolutif s’est probablement produit dans le passé lointain de leur ancêtre commun. « Il est probable que la perte se soit produite au début de l’évolution du groupe, et qu’ils aient continué comme ça », explique Cunha.
Cette révélation ouvre la voie à une multitude de nouvelles questions. On ne sait pas encore comment l’absence de cils influe sur les vers à cheveux, ni si le comportement parasitaire de ces derniers est lié à l’absence de cils. « Il y a beaucoup d’autres organismes parasites qui ne sont pas dépourvus de ces gènes spécifiques, et nous ne pouvons donc pas dire que les gènes sont absents à cause de leur mode de vie parasitaire », explique M. Cunha. « Mais les organismes parasites en général sont souvent dépourvus de nombreux gènes. L’hypothèse est que les parasites n’utilisent pas certaines structures et dépendent de leurs hôtes, et qu’ils finissent par perdre ces structures. »
Implications pour la recherche future
Les vers à cheveux ne sont pas les seuls parasites à présenter des caractéristiques de « contrôle mental ». Un comportement similaire est observé chez les protozoaires responsables de la toxoplasmose, qui réduisent la peur des rongeurs à l’égard des chats, et chez le champignon Ophiocordyceps, rendu célèbre par le jeu vidéo et la série télévisée The Last of Us, qui manipule les fourmis pour qu’elles dispersent les spores du champignon.
Bien que ces organismes ne soient que très peu apparentés aux vers à cheveux, M. Cunha pense que cette nouvelle étude pourrait aider les scientifiques à identifier des modèles communs de fonctionnement de ce comportement. « En effectuant cette analyse comparative entre les organismes à l’avenir, nous pourrions être en mesure de rechercher des similitudes. Ou peut-être que ces organismes ont développé des comportements similaires de manière complètement différente les uns des autres », explique M. Cunha.
Référence : « Rampant loss of universal metazoan genes revealed by a chromosome-level genome assembly of the parasitic Nematomorpha » par Tauana J. Cunha, Bruno A.S. de Medeiros, Arianna Lord, Martin V. Sørensen et Gonzalo Giribet, 18 juillet 2023, Current Biology.
DOI : 10.1016/j.cub.2023.07.003