L'analyse des globines d'une Néréis éclaire l'histoire évolutive de cette superfamille de gènes chez les Bilateria
Thèmes : évolution, génétique, sang
La superfamille des globines est une des familles multigéniques les plus étudiées (et les plus pédagogiques). Les protéines sont caractérisées par un repliement particulier avec 8 hélices alpha. Elles sont anciennes et LUCA (Last Universal Common Ancestor) devait posséder une protéine de cette famille qu'on retrouve chez les Eubactéries, les Archaebactéries et les Eucaryotes. Les globines ancestrales devaient avoir un rôle d'enzyme et/ou de senseur du niveau d'O2 dans les cellules.
Des travaux menés par Guillaume Balavoine (Institut Jacques Monod, Univ. Paris-Diderot) explorent les séquences des globines présentes chez un Annélide, Platynereis dumerilii et les comparent aux séquences disponibles chez de très nombreuses autres espèces de Métazoaires. Ils ont été publiés sur BioRXiv il y a quelques jours (pas encore relus par des experts indépendants et pas encore révisés).
Les auteurs ont découvert que Platynereis dumerilii possède 17 globines différentes dont 7 sont extracellulaires et transportent de l'O2 dans le sang. Ces dernières sont produites et excrétées par des cellules de la paroi des vaisseaux latéraux des jeunes vers et de la paroi des petits vaisseaux des parapodes chez les vers plus âgés.
Ces travaux combinés à d'autres données suggèrent qu'Urbilateria, le dernier ancêtre commun de tous les Bilateria, possédait 5 globines pour lesquelles les auteurs proposent une nouvelle nomenclature en chiffres romains de I à V. Trois de ces globines étaient rattachées à la membrane plasmique. La globine de type I est l'ancêtre de toutes les globines transporteurs d'O2 de tous les Bilatériens. Elle faisait partie des globines non membranaires. La fonction de transport d'O2 de l'hémoglobine serait ensuite apparue plusieurs fois de manière indépendante dans différents clades. Chacun de ces recrutements a été accompagné d'une série de duplications de gènes qui ont diversifié les globines de type I (comme nous le voyons bien chez les Vertébrés) et comme c'est maintenant démontré chez les Annélides.
Ainsi Platynereis dumerilii possède 7 globines extracellulaires de type I qui transportent de l'O2. Deux
des globines sont plus fortement exprimées chez des vers âgés montrant
qu'il y a une distribution fonctionnelle temporelle des globines (un peu
comme le relais entre globine gamma et globine beta au cours du
développement des Mammifères).
Si on connait bien maintenant l'histoire génétique des globines, une analyse fonctionnelle devrait être mise en oeuvre pour connaitre les différences précises entre les différentes globines.
La superfamille des globines est une des familles multigéniques les plus étudiées (et les plus pédagogiques). Les protéines sont caractérisées par un repliement particulier avec 8 hélices alpha. Elles sont anciennes et LUCA (Last Universal Common Ancestor) devait posséder une protéine de cette famille qu'on retrouve chez les Eubactéries, les Archaebactéries et les Eucaryotes. Les globines ancestrales devaient avoir un rôle d'enzyme et/ou de senseur du niveau d'O2 dans les cellules.
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| Zone de production des globines au cours du développement de Platynereis dumerilii (hybridation in situ avec une sonde reconnaissant l'ARNm d'une des 7 globines extracellulaires). Source : https://www.biorxiv.org/content/10.1101/789214v1 |
Ces travaux combinés à d'autres données suggèrent qu'Urbilateria, le dernier ancêtre commun de tous les Bilateria, possédait 5 globines pour lesquelles les auteurs proposent une nouvelle nomenclature en chiffres romains de I à V. Trois de ces globines étaient rattachées à la membrane plasmique. La globine de type I est l'ancêtre de toutes les globines transporteurs d'O2 de tous les Bilatériens. Elle faisait partie des globines non membranaires. La fonction de transport d'O2 de l'hémoglobine serait ensuite apparue plusieurs fois de manière indépendante dans différents clades. Chacun de ces recrutements a été accompagné d'une série de duplications de gènes qui ont diversifié les globines de type I (comme nous le voyons bien chez les Vertébrés) et comme c'est maintenant démontré chez les Annélides.
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| Histoire évolutive des globines chez les Vertébrés. Source : https://www.macmillanhighered.com/BrainHoney/Resource/6716/digital_first_content/trunk/test/hillis2e/asset/img_ch15/c15_fig23.html |
Si on connait bien maintenant l'histoire génétique des globines, une analyse fonctionnelle devrait être mise en oeuvre pour connaitre les différences précises entre les différentes globines.
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