Le squelette formé par un corail joue un rôle clé dans le stockage du dioxyde de carbone atmosphérique. Des études antérieures se sont concentrées sur le processus par lequel les coraux adultes produisent des minéraux qui durcissent les tissus existants pour former le squelette, mais le stade exact auquel les coraux initient l'ensemble du processus de minéralisation est resté un mystère jusqu'à présent.

Pour la première fois, des chercheurs ont identifié le processus biologique de minéralisation qui se produit chez un jeune corail qui passe du stade plancton (nageur) au stade « installé » dans lequel il forme le squelette à partir de minéraux qui protègent sa colonie. La découverte est importante pour comprendre le processus de formation des récifs coralliens et protéger les créatures marines des dommages écologiques associés au réchauffement climatique. Cela a également des implications pour de nouveaux développements biotechnologiques utilisant des extractions de corail pour régénérer et reconstruire les os humains.

La recherche a été menée par le professeur Gil Goobes, du Département de chimie de l'Université Bar-Ilan, Dr Tali Mass, de la Leon H. Charney School of Marine Sciences de l'Université de Haïfa, et le Dr Anat Akiva et le Dr Iddo Pinkas, de l'Institut des sciences Weizmann en Israël. Leurs conclusions ont été récemment publiées dans Communication Nature .

Les coraux commencent leur vie sous la forme de polypes planctoniques qui « nagent » librement dans la mer. À un moment donné, le polype passe à un stade « installé » au cours duquel la formation du squelette commence. Il s'agit d'un processus dans lequel le polype sécrète très rapidement du carbonate de calcium afin de former et de protéger la colonie récifale. Le bon développement des polypes jusqu'au stade sédentaire est crucial pour le bon développement des récifs coralliens.

Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné le processus biologique qui se produit tout au long de ces deux étapes. Dans ce but, ils ont appliqué une approche multidisciplinaire utilisant la microscopie électronique avancée, spectroscopie micro-Raman, et les techniques de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) pour la première fois pour tester les processus internes impliqués dans la production de squelettes.

Les chercheurs ont analysé l'expression des gènes à la fois dans les stades de natation et de sédentarité et ont observé la maturation des minéraux. Grâce à l'analyse génétique, ils ont pu déterminer que différentes protéines avaient été générées.

Ils ont découvert que des gènes spécifiques activent des protéines riches en glutamate dans la première phase (de natation), mais dès que le polype s'installe et commence rapidement à sécréter du carbonate de calcium, différents gènes activent des protéines riches en aspartate. "En utilisant la RMN, nous avons montré la présence de protéines riches en glutamate dans le matériau minéral immature de carbonate de calcium et de protéines riches en aspartate dans le carbonate de calcium cristallin du squelette, dit le professeur Goobes. "En d'autres termes, nous avons démontré la relation entre l'information génétique et l'activité de régulation réalisée par les protéines. L'importance immédiate de ces découvertes réside dans la compréhension du processus de formation des récifs coralliens et dans la préservation des créatures marines des dommages écologiques associés au changement climatique."

Savoir exactement quelles protéines sont utilisées pour accélérer la croissance minérale des coraux a des incidences importantes pour comprendre ce qui accélère la croissance osseuse chez l'homme, car de nombreuses protéines squelettiques de corail présentent une similitude frappante avec les protéines osseuses chez l'homme. Comprendre le processus biologique est également une étape essentielle pour l'imiter et l'adapter à l'homme en termes de guérison des fractures ou encore de traitement de problèmes squelettiques et rachidiens plus profonds. "Dans cette étude, nous avons découvert comment la croissance squelettique peut être régulée. Cela fera avancer le développement de nouveaux, techniques biotechnologiques pour les greffes osseuses dans le corps humain. Bien que nous soyons loin de comprendre le mécanisme par lequel les humains forment un squelette, la présente étude est une étape importante dans l'identification des gènes et des protéines responsables de ce processus, " concluent le Dr Mass et le Pr Goobes.