Pour de nombreuses créatures, avoir un membre coincé dans la bouche d’un prédateur est généralement synonyme de condamnation à mort. Ce n’est pas le cas des étoiles de mer, qui peuvent détacher le membre et laisser au prédateur quelque chose à mâcher pendant qu’elles s’enfuient en rampant. Mais comment y parviennent-elles ?
Les étoiles de mer et certains autres animaux (dont les lézards et les salamandres) sont capables d’autonomie (perdre un membre lorsqu’ils sont attaqués). La biologie à l’origine de ce phénomène chez les étoiles de mer était jusqu’à présent largement inconnue. Une équipe internationale de chercheurs dirigée par Maurice Elphick, professeur de physiologie animale et de neurosciences à l’université Queen Mary de Londres, a découvert qu’une neurohormone libérée par les étoiles de mer est en grande partie responsable du détachement des membres qui finissent dans les mâchoires d’un prédateur.
Comment cette neurohormone (plus précisément un neuropeptide) permet-elle à l’étoile de mer de s’échapper ? Lorsqu’une étoile de mer est stressée par une attaque prédatrice, cette hormone est sécrétée, stimulant un muscle à la base du bras de l’animal qui permet à ce dernier de se briser.
Les chercheurs ont confirmé que ce neuropeptide « agit comme un facteur favorisant l’autotomie chez les étoiles de mer et qu’il est donc le premier neuropeptide à être identifié comme un régulateur de l’autotomie chez les animaux », comme ils l’ont indiqué 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’autonomie chez l’étoile de mer européenne, Astérias rubens. On sait déjà que 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 découvert que sa capacité à déclencher des contractions va au-delà de l’alimentation.
Des étoiles de mer ont été soumises à une expérience simulant des conditions dans lesquelles la mâchoire d’un prédateur se refermait sur un bras. Des pinces ont été placées sur l’une des trois sections d’un seul bras, soit à l’extrémité, au milieu ou à l’endroit de la base où l’autotomie est connue pour se produire, également connu sous le nom de 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. Au cours de la première partie de l’expérience, les étoiles de mer ont été laissées réagir naturellement, mais au cours de la deuxième partie, elles ont été injectées avec ArSK/CCK1.
Sans injection, l’autotomie a été observée principalement chez les animaux dont les bras étaient serrés le plus près du plan d’autotomie. La réaction des étoiles de mer était beaucoup moins forte lorsque les bras étaient serrés au milieu ou à l’extrémité.
Dans la seconde moitié de l’expérience, le clampage utilisé auparavant a été combiné à une injection d’ArSK/CCK1. À titre de comparaison, certains animaux ont reçu une injection du neuropeptide apparenté ArSK/CCK2. Un pourcentage stupéfiant de 85 % des animaux ayant reçu une injection d’ArSK/CCK1 et ayant été clampés au milieu du bras ou plus près du plan d’autotomie ont montré une autonomie, et certains ont autotomisé des bras supplémentaires. Cela ne s’est produit que chez environ 27 % des animaux ayant reçu une injection d’ArSK/CCK2.
Lâcher prise
Bien que l’ArSK/CCK1 se soit avéré être le déclencheur chimique le plus efficace pour l’autotomie, son activité dans le plan d’autotomie dépend de certains aspects de l’anatomie d’une étoile de mer.
Comme tous les échinodermes, les étoiles de mer possèdent un endosquelette constitué de minuscules os, ou osselets, reliés par des muscles et des fibres de collagène qui permettent aux animaux de changer de posture et de se déplacer. Deux caractéristiques exclusives que l’on retrouve uniquement dans le plan d’autotomie permettent à cette structure de se briser. Sous la peau du plan d’autotomie, il existe une région où des faisceaux de fibres de collagène sont positionnés à distance les uns des autres pour faciliter la rupture. La deuxième de ces caractéristiques est une bande musculaire proche de la région des faisceaux de collagène. Connu sous le nom de muscle du garrot, ce muscle est responsable de la constriction qui permet à un bras en danger de tomber.
L’analyse du tissu du bras d’une étoile de mer pendant qu’il subissait une autotomie a donné aux scientifiques une nouvelle perspective sur ce processus. Juste après qu’une étoile de mer se soit fait saisir le bras par un prédateur, ArSK/CCK1 ordonne aux nerfs du muscle garrot de commencer à se contracter dans la région située juste à côté du plan d’autonomie. Pendant ce temps, le collagène de la paroi corporelle de cette région se ramollit et se rompt, tout comme les muscles et les ligaments qui maintiennent les osselets ensemble. On pense maintenant qu’ArSK/CCK1 est également impliqué dans le ramollissement de ce tissu qui le prépare à la rupture.
Une fois que les étoiles de mer ont autotomisé un membre, celui-ci finit par se régénérer. Le même phénomène se produit chez d’autres animaux qui peuvent utiliser l’autotomie à leur avantage (comme les lézards, qui font également repousser leur queue). À l’avenir, découvrir pourquoi certains animaux ont la capacité de se régénérer pourrait nous dire pourquoi nous ne l’avons jamais fait évoluer ou pourquoi certains de nos ancêtres ont perdu cette capacité. Elphick a reconnu qu’il pourrait encore y avoir d’autres facteurs non identifiés travaillant de concert avec ArSK/CCK1, mais des informations plus approfondies pourraient un jour nous donner une image 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, «[and] « Les résultats de cette étude fournissent un aperçu fondamental des mécanismes neuronaux qui contrôlent ce processus biologique remarquable »,
Biologie actuelle, 2024. DOI: 10.1016/j.cub.2024.08.003