Une nouvelle séquence du génome haute définition du concombre de mer fournit des informations moléculaires sur sa capacité à se régénérer, selon une nouvelle étude publiée le 12 octobre dans la revue en libre accès PLOS Biologie par Xiaojun Zhang, Lina Soleil, Hongsheng Yang et Jianhai Xiang, de l'Institut d'océanologie, Académie chinoise des sciences, et collègues. La séquence du génome aide également à expliquer pourquoi le concombre de mer a une structure squelettique si radicalement différente des autres membres du phylum des échinodermes, et peut être utile pour comprendre l'évolution du règne animal.

Les concombres de mer forment une classe des échinodermes, un embranchement qui comprend également les oursins et les étoiles de mer ("étoiles de mer"). Les échinodermes et les cordés (un phylum étroitement apparenté qui inclut les humains) partagent une caractéristique qui les distingue de la plupart des autres animaux :ce sont des deutérostomes, dans lequel l'anus, plutôt que la bouche, formes d'abord dans le développement. Les concombres de mer sont uniques parmi les échinodermes en ce qu'ils n'ont pas d'exosquelette de calcium durci, et dans leur capacité à régénérer les parties du corps et les viscères endommagés ou perdus dans une bien plus grande mesure que les oursins ou les étoiles de mer.

Pour explorer les fondements génétiques de ces caractéristiques, et de mieux comprendre l'évolution des deutérostomes, les auteurs ont effectué un séquençage génomique haute définition du concombre de mer Apostichopus japonicus (également connu sous le nom de concombre de mer japonais), couvrant environ 92% de ses 880 mégabases d'ADN estimées, dont plus de 30, 000 gènes.

En comparant le génome d'A. japonicus avec celui d'autres organismes, les auteurs ont trouvé des preuves que les échinodermes ont divergé des hémichordés (un petit groupe de deutérostomes marins qui comprend les vers glands) il y a environ 533 millions d'années et que les concombres de mer se sont séparés des autres classes d'échinodermes il y a environ 479 millions d'années. Les auteurs ont montré que si le génome de l'oursin comprend 31 gènes pour la biominéralisation, critique pour former un squelette calcifié, le concombre de mer n'a que sept de ces gènes. Ils ont également découvert que le concombre de mer exprimait ces gènes de biominéralisation à des niveaux beaucoup plus faibles tout au long du développement, probablement en raison de leur corps plus mou que celui des oursins.

Comme stratégie pour effrayer les prédateurs, les concombres de mer peuvent expulser leurs viscères, qu'ils peuvent ensuite se régénérer en quelques semaines. Les auteurs ont trouvé un groupe de gènes dupliqués, appelés gènes de type PSP94, spécifiquement exprimés dans les intestins en régénération du concombre de mer, qui n'avait pas de gènes correspondants chez d'autres échinodermes, suggérant que ces gènes peuvent être cruciaux pour la capacité des animaux à repousser rapidement leurs viscères. Un deuxième groupe de gènes, appelées protéines liées au fibrinogène, étaient également dupliqués et fortement exprimés lors de la régénération, indiquant qu'ils contribuent probablement aussi à cette capacité.

« Le concombre de mer est un animal modèle particulièrement prometteur pour la médecine régénérative, " dit Xiang, et la disponibilité de son génome devrait aider les efforts visant à étudier la biologie de la régénération et à déterminer si la repousse des échinodermes peut offrir des informations pouvant être appliquées à la médecine humaine. "Nos résultats devraient également faciliter la compréhension des exigences d'une utilisation durable et d'un élevage efficace des échinodermes, à l'appui de l'industrie à haute valeur ajoutée du concombre de mer, " qui inclut son utilisation comme source de nourriture et de médecine traditionnelle chinoise.