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Les humains pourraient-ils jamais être venimeux?

Les humains pourraient-ils jamais développer du venin? Il est très peu probable que des gens rejoignent crotales et ornithorynques parmi les animaux venimeux, mais de nouvelles recherches révèlent que les humains disposent de la trousse à outils pour produire du venin – en fait, tous les reptiles et mammifères en ont.

Cette collection de gènes flexibles, particulièrement associés aux glandes salivaires chez l’homme, explique comment le venin a évolué indépendamment des ancêtres non venimeux plus de 100 fois dans le règne animal.

«Essentiellement, nous avons tous les éléments de base en place», a déclaré le co-auteur de l’étude Agneesh Barua, un étudiant au doctorat en génétique évolutionniste à l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa au Japon. « Maintenant c’est à évolution pour nous y emmener. « 

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Le venin oral est commun dans tout le règne animal, présent chez des créatures aussi diverses que araignées, serpents et loris lents, la seule espèce venimeuse connue de primate. Les biologistes savaient que les glandes à venin buccales sont des glandes salivaires modifiées, mais la nouvelle recherche révèle la mécanique moléculaire derrière le changement.

« Ce sera un véritable jalon dans le domaine », a déclaré Bryan Fry, biochimiste et expert en venin à l’Université du Queensland en Australie qui n’a pas participé à la recherche. « Ils ont fait un travail absolument sensationnel de certaines études extrêmement complexes. »

Une arme flexible

Venom est l’exemple ultime de la flexibilité de la nature. De nombreuses toxines présentes dans le venin sont communes à des animaux très différents; certains composants de Mille-Pattes le venin, par exemple, se trouve également dans le venin de serpent, a déclaré Ronald Jenner, chercheur sur le venin au Natural History Museum de Londres qui n’était pas impliqué dans la recherche.

La nouvelle étude ne se concentre pas sur les toxines elles-mêmes, car celles-ci évoluent rapidement et sont un mélange complexe de composés, a déclaré Barua à 45Secondes.fr. Au lieu de cela, Barua et le co-auteur de l’étude Alexander Mikheyev, un biologiste évolutionniste à l’Université nationale australienne qui se concentre sur les gènes «ménagers», les gènes qui sont associés au venin mais qui ne sont pas responsables de la création des toxines elles-mêmes. Ces gènes régulateurs forment la base de tout le système du venin.

Les chercheurs ont commencé avec le génome des habu de Taiwan (Trimeresurus mucrosquamatus), une vipère brune bien étudiée, en partie parce que c’est une espèce envahissante à Okinawa.

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« Puisque nous connaissons la fonction de tous les gènes présents chez l’animal, nous pourrions simplement voir à quels gènes les gènes du venin sont associés », a déclaré Barua.

Serpent habu de Taiwan

L’équipe s’est penchée sur les gènes domestiques des habu de Taiwan associés au venin. (Crédit d’image: Alexander Mikheyev)

L’équipe a découvert une constellation de gènes communs dans plusieurs tissus corporels de tous les amniotes. (Les amniotes sont des animaux qui fécondent leurs œufs en interne ou pondent des œufs sur la terre; ils comprennent les reptiles, les oiseaux et certains mammifères.) Beaucoup de ces gènes sont impliqués dans le repliement des protéines, a déclaré Barua, ce qui est logique, car les animaux venimeux doivent en fabriquer une grande quantité. des toxines, qui sont faites de protéines.

«Un tissu comme celui-ci doit vraiment s’assurer que la protéine qu’il produit est de haute qualité», a-t-il déclaré.

Sans surprise, les mêmes types de gènes régulateurs domestiques se trouvent en abondance dans la glande salivaire humaine, qui produit également un ragoût important de protéines – présentes dans la salive – en grande quantité. Cette base génétique est ce qui permet le large éventail de venins évolués indépendamment à travers le règne animal.

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De non venimeux à venimeux

En d’autres termes, chaque mammifère ou reptile a le génétique échafaudage sur lequel un système de venin oral est construit. Et les humains (avec souris) produisent également déjà une protéine clé utilisée dans de nombreux systèmes de venin. Les kallikréines, qui sont des protéines qui digèrent d’autres protéines, sont sécrétées dans la salive; ils sont également un élément clé de nombreux venins. C’est parce que les kallikréines sont des protéines très stables, a déclaré Fry, et qu’elles n’arrêtent pas simplement de fonctionner lorsqu’elles sont soumises à une mutation. Ainsi, il est facile d’obtenir des mutations bénéfiques des kallikréines qui rendent le venin plus douloureux et plus mortel (un effet des kallikréines est une chute brutale de la pression artérielle).

« Ce n’est pas un hasard si la kallikréine est le type de composant le plus largement sécrété dans les venins à travers le règne animal, car sous n’importe quelle forme, c’est une enzyme très active et elle va commencer à faire des trucs foireux », a déclaré Fry.

Les kallikréines sont donc un point de départ naturel pour les humains théoriquement venimeux.

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Si après le drame de 2020, a plaisanté Barua, « les gens doivent être venimeux pour survivre, nous pourrions potentiellement commencer à voir des doses croissantes de kallikréines ».

Mais ce n’est pas si probable – pas à moins que les stratégies actuellement fructueuses des humains pour acquérir de la nourriture et choisir des partenaires commencent à s’effondrer, de toute façon. Le venin évolue le plus souvent comme une méthode de défense ou comme un moyen de maîtriser les proies, a déclaré Jenner à 45Secondes.fr. Le type de venin qui évolue dépend en grande partie de la façon dont vit l’animal.

Serpent habu de Taiwan

Le venimeux habu de Taiwan est une espèce envahissante à Okinawa, au Japon. (Crédit d’image: Alexander Mikheyev)

L’évolution peut essentiellement adapter le venin aux besoins d’un animal via la sélection naturelle, a déclaré Fry. Il y a des serpents du désert, par exemple, qui ont un venin différent bien qu’ils soient de la même espèce, juste en raison de l’endroit où ils vivent, a-t-il déclaré: sur le sol du désert, où les serpents chassent principalement des souris, le venin agit principalement sur le système circulatoire, car il n’est pas difficile pour un serpent de suivre une souris mourante sur une courte distance sur un sol plat. Dans les montagnes rocheuses voisines, où les serpents chassent principalement lézards, le venin est une neurotoxine puissante, car si la proie n’est pas immédiatement immobilisée, elle peut facilement se faufiler dans une crevasse et disparaître pour de bon.

Quelques mammifères ont du venin. Les chauves-souris vampires, qui ont une salive toxique qui empêche la formation de caillots sanguins, utilisent leur arme chimique pour se nourrir plus efficacement des blessures. Les musaraignes venimeuses et les solénodons ressemblant à des musaraignes (petits mammifères fouisseurs) peuvent dépasser leur catégorie de poids en utilisant leur venin pour maîtriser des proies plus grosses qu’elles ne pourraient autrement tuer. Les musaraignes utilisent aussi parfois leur venin pour paralyser leurs proies (généralement des insectes et autres invertébrés) pour les stocker et les grignoter plus tard. Pendant ce temps, les ornithorynques, qui n’ont pas de morsure venimeuse mais qui ont un éperon venimeux sur leurs pattes postérieures, utilisent principalement leur venin dans des combats avec d’autres ornithorynques sur des partenaires ou un territoire, a déclaré Jenner.

Les humains, bien sûr, ont inventé des outils, des armes et des structures sociales qui font la plupart de ces travaux sans avoir besoin de crocs venimeux. Et le venin est également coûteux, a déclaré Fry. Construire et plier toutes ces protéines prend de l’énergie. Pour cette raison, le venin se perd facilement lorsqu’il n’est pas utilisé. Il existe des espèces de serpents de mer, a déclaré Fry, qui ont des glandes à venin résiduelles mais qui ne sont plus venimeuses, car elles sont passées de l’alimentation de poisson à celle d’œufs de poisson, qui ne nécessitent pas de piqûre toxique.

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La nouvelle recherche ne suscite peut-être pas beaucoup d’espoir pour de nouveaux superpuissances pour les humains, mais la compréhension de la génétique derrière le contrôle du venin pourrait être essentielle pour la médecine, a ajouté Fry. Si un cobra le cerveau devait commencer à exprimer les gènes que ses glandes à venin exprimaient, le serpent mourrait immédiatement d’auto-toxicité. Apprendre comment les gènes contrôlent l’expression dans différents tissus pourrait être utile pour comprendre des maladies telles que le cancer, qui provoque la maladie et la mort en grande partie parce que les tissus commencent à se développer de manière incontrôlable et à sécréter des produits dans des endroits du corps où ils ne devraient pas.

« L’importance de ce document va au-delà de ce domaine d’étude, car il fournit une plate-forme de départ pour tous ces types de questions intéressantes », a déclaré Fry.

La recherche a été publiée en ligne lundi 29 mars dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.

Publié à l’origine le Science en direct.

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