Pour de nombreuses créatures, avoir un membre coincé dans la mâchoire d’un prédateur est généralement une sentence de mort. Ce n’est cependant pas le cas des étoiles de mer—elles peuvent détacher un membre et laisser au prédateur quelque chose à ronger pendant qu’elles s’éloignent. Mais comment parviennent-elles à faire cela ?
Les étoiles de mer et certains autres animaux (y compris les lézards et les salamandres) sont capables d’autotomie (perte d’un membre lors d’une attaque). La biologie sous-jacente à ce phénomène chez les étoiles de mer était largement inconnue jusqu’à présent. Une équipe de recherche internationale dirigée par Maurice Elphick, professeur de physiologie animale et de neurosciences à la Queen Mary University de Londres, a découvert qu’une neurohormone libérée par les étoiles de mer est en grande partie responsable du détachement des membres qui se retrouvent dans la mâchoire d’un prédateur.
Alors, comment cette neurohormone (plus précisément un neuropeptide) permet-elle à l’étoile de mer de s’en sortir ? Lorsqu’une étoile de mer subit un stress dû à une attaque prédatrice, cette hormone est secrétée, stimulant un muscle à la base du bras de l’animal qui permet au bras de se détacher.
Les chercheurs ont confirmé que ce neuropeptide « agit comme un facteur favorisant l’autotomie chez les étoiles de mer et c’est le premier neuropeptide identifié comme régulateur de l’autotomie chez les animaux », comme ils le précisent dans une étude récemment publiée dans Current Biology.
Tenir bon
L’équipe d’Elphick a étudié comment le neuropeptide connu sous le nom d’ArSK/CCK1 facilite l’autotomie chez l’étoile de mer Européenne, Asterias rubens. On sait déjà qu’ArSK/CCK1 inhibe le comportement alimentaire chez A. rubens en provoquant la contraction de l’estomac, et la contraction musculaire joue un rôle dans la perte des membres. Les chercheurs ont constaté que cette capacité à provoquer des contractions va au-delà de l’alimentation.
Les étoiles de mer ont été soumises à une expérience simulant des conditions dans lesquelles la mâchoire d’un prédateur serrait un bras. Des pinces ont été placées sur l’une des trois sections d’un bras unique, soit à l’extrémité, au milieu, ou au site à la base où l’autotomie est connue pour se produire, également appelée le plan d’autotomie. Les étoiles de mer ont ensuite été suspendues par ces pinces au-dessus d’un bol en verre rempli d’eau de mer. Pendant la première partie de l’expérience, les étoiles de mer ont été laissées réagir naturellement, mais lors de la seconde partie, elles ont été injectées avec de l’ArSK/CCK1.
Sans l’injection, l’autotomie a été observée principalement chez les animaux ayant des bras serrés près du plan d’autotomie. Il n’y avait pas de réaction aussi marquée chez les étoiles de mer lorsque les bras étaient serrés au milieu ou à l’extrémité.
Dans la seconde partie de l’expérience, le serrage utilisé précédemment a été combiné avec une injection d’ArSK/CCK1. Pour comparaison, certaines ont été injectées avec le neuropeptide apparenté ArSK/CCK2. Un étonnant 85 % des animaux injectés avec ArSK/CCK1 qui étaient serrés au milieu du bras ou plus près du plan d’autotomie ont montré une autotomie, et certains ont même autotomisé des bras supplémentaires. Cela n’a eu lieu que chez environ 27 % de ceux injectés avec ArSK/CCK2.
Relâcher
Bien que l’ArSK/CCK1 se soit révélé être le déclencheur chimique le plus efficace pour l’autotomie, son activité au plan d’autotomie dépend de certains aspects de l’anatomie d’une étoile de mer.
Comme tous les échinodermes, les étoiles de mer ont des endosquelettes composés de petites os, ou ossicules, reliés par des muscles et des fibres de collagène qui permettent aux animaux de changer de posture et de se déplacer. Deux caractéristiques exclusives, uniquement trouvées dans le plan d’autotomie, permettent à cette structure de se briser. Sous la peau du plan d’autotomie, il y a une région où des faisceaux de fibres de collagène sont positionnés largement espacés pour faciliter la rupture. La seconde de ces caractéristiques est un bandeau de muscle proche de la région des faisceaux de collagène. Connue sous le nom de muscle tourniquet, ce muscle est responsable de la constriction qui permet à un bras en danger de tomber.
Analyser les tissus du bras des étoiles de mer pendant l’autotomie a donné aux scientifiques une nouvelle perspective sur ce processus. Juste après qu’une étoile de mer ait eu son bras saisi par un prédateur, ArSK/CCK1 informe les nerfs dans le muscle tourniquet de commencer à se contracter dans la région juste par le plan d’autotomie. Pendant cela, le collagène dans la paroi corporelle de cette région s’assouplit et se brise, tout comme les muscles et les ligaments qui maintiennent les ossicules ensemble. On pense maintenant qu’ArSK/CCK1 est également impliqué dans l’assouplissement de ce tissu qui le prépare à la rupture.
Après que les étoiles de mer autotomisent un membre, ce membre finit par régénérer. Il en va de même pour d’autres animaux qui peuvent utiliser l’autotomie à leur avantage (comme les lézards, qui régénèrent également leur queue). À l’avenir, découvrir pourquoi certains animaux ont la capacité de régénérer pourrait nous indiquer pourquoi nous ne l’avons jamais évoluée ou pourquoi certains de nos ancêtres ont perdu cette capacité. Elphick a reconnu qu’il pourrait encore exister d’autres facteurs non identifiés travaillant avec ArSK/CCK1, mais une compréhension plus approfondie pourrait un jour nous donner une vision plus claire de ce processus.
« L’autotomie est une adaptation clé pour la survie qui a évolué chez plusieurs taxons animaux », a déclaré l’équipe de recherche dans la même étude, « [et] les résultats de cette étude fournissent un aperçu fondamental sur les mécanismes neuronaux qui contrôlent ce remarquable processus biologique. »
Current Biology, 2024. DOI: 10.1016/j.cub.2024.08.003
En tant que passionné de biologie marine, cet article m’a profondément interpellé. La capacité des étoiles de mer à perdre un membre pour échapper à un prédateur soulève de nombreuses questions sur les adaptations évolutives en milieu marin. Cela nous pousse à réfléchir sur le fascinant équilibre entre survie et régénération dans le monde animal. Peut-être qu’un jour nous pourrons appliquer certaines de ces découvertes aux défis que rencontrent d’autres espèces, y compris les humains, face à des menaces similaires.
