Au début du développement embryonnaire des organismes multicellulaires, la gastrulation joue un rôle clé. « Dans sa forme la plus simple, la gastrula se développe à partir d’une sphère creuse de cellules, la blastula, formant un stade larvaire avec un intestin et une bouche ; imaginez pousser une balle vers l’intérieur d’un côté. Tous les animaux passent par ce stade de gastrula, qui aurait également pu exister. au début de l’évolution animale », explique le professeur Holstein, biologiste du développement et de l’évolution au Centre d’études sur les organismes (COS) de Ruperto Carola. Ira Mägele, membre de son groupe de recherche, a réussi à prouver que déjà au stade tardif de la gastrula, les larves de l’anémone de mer Aiptasia capturent des proies de taille appropriée avec leurs cellules urticantes, les ingèrent avec leur bouche et les digèrent dans leur intestin primitif. .

L’anémone de mer Aiptasia est un système modèle pour la recherche sur l’endosymbiose chez les coraux et autres cnidaires. « Les coraux vivent dans des eaux pauvres en nutriments et, en tant que larves ou jeunes polypes, absorbent les cellules d’algues symbiotiques. Chez Aiptasia, cependant, ce processus est important pour les adultes mais ne conduit pas à la croissance et à l’installation des larves, ce qui suggère que la nutrition est un élément essentiel. étape importante dans la fermeture du cycle de vie », déclare Thomas Holstein. Des études en laboratoire sur les conditions nutritionnelles ont montré que la nourriture destinée aux minuscules larves d’Aiptasia devait être suffisamment petite et vivante. Les larves de Nauplius des copépodes Tisbe, petites de 50 à 80 micromètres, sont de taille similaire aux larves d’Aiptasia, ce qui en fait un aliment idéal.

La taille des larves augmente continuellement et rapidement, suivie d’une fixation sur le substrat et d’une métamorphose en polypes primaires. « De cette façon, nous avons pu pour la première fois cultiver des polypes matures ainsi que leurs descendants », explique Ira Mägele. Le Dr Elizabeth Hambleton, chercheuse participante de l’Université de Vienne (Autriche), souligne : « En fermant ainsi le cycle de vie d’Aiptasia, il sera enfin possible de réaliser les expériences de génétique moléculaire nécessaires aux études fonctionnelles sur cet organisme modèle endosymbiotique clé. « . Le professeur Annika Guse de l’Université Ludwig Maximilian de Munich, également co-auteur de l’étude, considère cette approche expérimentale comme une avancée majeure dans les travaux sur ce système modèle.

Comme le souligne le professeur Holstein, les données obtenues dressent un nouveau tableau du mode de vie prédateur en tant que caractéristique principale de la gastrula cnidaire. Le théoricien évolutionniste Ernst Haeckel (1834 à 1919) a été le premier à poser « l’hypothèse de la gastrula ». « Mais l’hypothétique gastrula de Haeckel était une forme de vie filtrant les particules, comme les éponges. En revanche, la gastrula prédatrice d’Aiptasia et d’autres cnidaires possèdent des cellules urticantes spécialisées utilisées pour capturer des proies. » Le mode de vie prédateur des formes de type gastrula avec des organites extrusifs qui excrètent des toxines et que l’on retrouve également dans les organismes unicellulaires et les vers simples, ajoute le biologiste de Heidelberg, aurait pu être un moteur essentiel de l’évolution précoce des organismes multicellulaires et du développement de complexes. , systèmes nerveux organisés.

Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue PNAS. Le financement a été fourni par la Fondation allemande pour la recherche dans le cadre du centre de recherche collaboratif « Mécanismes et fonctions de la signalisation Wnt » de l’Université de Heidelberg, ainsi que par la subvention de consolidation ERC « SYMCELLS – Résoudre les mécanismes moléculaires de la symbiose intracellulaire corail-algues » dirigée par le professeur. Guse.