Le dipneuste sud-américain, « fossile vivant » au génome XXL

Trente fois la taille du génome humain. C’est la dimension vertigineuse du génome du dipneuste sud-américain, séquencé par une équipe internationale, qui a publié ses résultats le 14 août dans la revue scientifique Nature.

Les dipneustes sont des poissons qui ont gardé des caractéristiques très proches de celles de l’ancêtre des tétrapodes, les animaux à quatre membres, dont nous faisons partie, avec les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les autres mammifères. Il y a environ 400 millions d’années, un poisson se hissait hors de l’eau, à l’aide de nageoires articulées, ancêtres de nos bras. Il était capable de respirer à l’air libre. En étudiant les dipneustes, les scientifiques cherchent à comprendre comment cette transition de l’eau à la terre, et à l’air libre, s’est réalisée.

En 2021, la même équipe avait séquencé le génome du dipneuste australien, quinze fois la taille du génome humain. Ils se sont attaqués cette fois à celui des deux autres espèces, les dipneustes sud-américain et africain. Et c’est le sud-américain qui détient désormais le record du plus gros génome animal connu : 91 milliards de paires de bases. « Dix-huit de ses dix-neuf chromosomes pourraient chacun contenir le génome humain en entier », s’étonne encore Axel Meyer, professeur de biologie de l’évolution à l’université de Constance en Allemagne, et dernier auteur de l’étude. « C’est un coup d’éclat technique », salue Hugues Roest Crollius, directeur du laboratoire Dyogen, spécialisé en génomique évolutive à l’Ecole normale supérieure, à Paris, qui n’a pas participé à l’étude.

Mystère de l’évolution

Ce qui fait grossir les génomes des dipneustes, ce sont les transposons, des séquences d’ADN répétées, mobiles et capables de se multiplier seules. « Ce sont de petits bouts d’ADN qui vont sauter d’une partie de chromosome à une autre », explique Domitille Chalopin, coautrice, et chercheuse spécialisée dans les éléments transposables à l’université de Bordeaux. A l’image de bouts de phrases copiés et collés à l’infini dans le livre du génome, sans aucun rapport avec la phrase dans laquelle ils se retrouvent. Comme si un écrivain avait perdu le contrôle des touches copier-coller sur son clavier.

« Pourquoi l’évolution n’a pas agi contre ces génomes si grands ?, s’interroge Axel Meyer. Ce n’est pas très clair. Chaque cellule a 91 milliards de paires de bases à fabriquer. Le noyau et la cellule elle-même doivent être très gros. Cela coûte de l’énergie à l’animal. »

Normalement, des mécanismes de régulation permettent de limiter l’expansion de ces transposons. Des petits ARN et des protéines spécialisées empêchent qu’ils sautent. Mais les auteurs ont observé que ces éléments de contrôle sont moins abondants chez le dipneuste sud-américain, ce qui pourrait expliquer le gigantisme de son génome, constitué à 90 % de ces séquences répétées. Les chercheurs montrent que ces éléments transposables sont toujours actifs. « Ils sont toujours capables de se multiplier, et donc il y a une accélération de l’expansion du génome », explique Domitille Chalopin.

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