Extraction de venin de serpent pour préparation anti-venin. (Photographie Rithwik/Moment/Getty Images) Les humains pourraient-ils jamais développer du venin? Il est très peu probable que les gens rejoignent serpents à sonnettes et ornithorynques parmi les rangs des animaux venimeux, mais de nouvelles recherches révèlent que les humains ont 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, doctorant en génétique évolutive 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 courant dans tout le règne animal, présent chez des créatures aussi diverses que araignées , serpents et loris lents , la seule espèce de primate venimeuse connue. Les biologistes savaient que les glandes à venin orales sont des glandes salivaires modifiées, mais la nouvelle recherche révèle la mécanique moléculaire derrière ce changement.
'Ce sera un véritable point de repère 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 sur des études extraordinairement complexes.'
Une arme souple
Venom est l'exemple ultime de la flexibilité de la nature. De nombreuses toxines contenues 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'a pas participé à 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 Live Science.
Au lieu de cela, Barua et le co-auteur de l'étude Alexander Mikheyev, un biologiste de l'évolution à l'Université nationale australienne qui se concentre sur les gènes « domestiques », les gènes associés au venin mais qui ne sont pas responsables de la création des toxines elles-mêmes. Ces gènes régulateurs forment la base de l'ensemble du système de venin.
Les chercheurs sont partis du génome de l'habu de Taïwan ( Trimeresurus mucrosquamatus ), une vipère brune bien étudiée, en partie parce qu'il s'agit d'une espèce envahissante à Okinawa.
'Puisque nous connaissons la fonction de tous les gènes présents chez l'animal, nous pouvons simplement voir à quels gènes les gènes de venin sont associés', a déclaré Barua.
L'équipe a découvert une constellation de gènes communs à plusieurs tissus corporels de tous les amniotes. (Les amniotes sont des animaux qui fertilisent leurs œufs en interne ou pondent des œufs sur 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 fabriquer une grande quantité de toxines, qui sont constituées 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 de régulation se trouvent en abondance dans la glande salivaire humaine, qui produit également un important ragoût de protéines - présentes dans la salive - en grandes quantités. Cette base génétique est ce qui permet le large éventail de venins évolués indépendamment à travers le règne animal.
Les chercheurs ont étudié le génome du Taiwan habu, une vipère brune venimeuse. (Alexandre Mikheïev)
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De non venimeux à venimeux
En d'autres termes, chaque mammifère ou reptile possède 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 kallicréines, 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 ne cessent 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 (l'un des effets des kallikréines est une chute brutale de la pression artérielle).
'Ce n'est pas une coïncidence si la kallikréine est le type de composant le plus largement sécrété dans les venins du règne animal, car sous toutes ses formes, c'est une enzyme très active et elle va commencer à faire des trucs foirés', a déclaré Fry.
Les kallicréines sont donc un point de départ naturel pour les humains théoriquement venimeux.
Si après le drame de 2020, Barua a plaisanté, 'les gens doivent être venimeux pour survivre, nous pourrions potentiellement commencer à voir des doses croissantes de kallicréines'.
Mais ce n'est pas si probable - à moins que les stratégies actuellement réussies 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 méthode de défense ou comme moyen de maîtriser une proie, a déclaré Jenner à Live Science. Le type de venin qui évolue dépend fortement de la façon dont l'animal vit.
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'il s'agisse 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 les 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 terrain 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 glisser 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 d'autres invertébrés) pour le stockage et le grignotage ultérieur. 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 pour des compagnons ou un territoire, a déclaré Jenner.
Les humains, bien sûr, ont inventé des outils, des armes et des structures sociales qui accomplissent la plupart de ces tâches sans avoir besoin de crocs venimeux. Et le venin est également coûteux, a déclaré Fry. Construire et replier toutes ces protéines demande 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 l'alimentation d'œufs de poisson, qui ne nécessitent pas de morsure toxique.
La nouvelle recherche ne suscite peut-être pas beaucoup d'espoirs pour de nouvelles superpuissances pour les humains, mais comprendre la génétique derrière le contrôle du venin pourrait être la clé pour la médecine, a ajouté Fry.
Si un cobra cerveau commençait à exprimer les gènes exprimés par ses glandes à venin, le serpent mourrait immédiatement d'autotoxicité. Apprendre comment les gènes contrôlent l'expression dans différents tissus pourrait être utile pour comprendre des maladies telles que cancer , qui provoque des maladies et la mort en grande partie parce que les tissus commencent à se développer de manière incontrôlable et à sécréter des produits à des endroits du corps où ils ne devraient pas.
'L'importance de cet article 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 .
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Cet article a été initialement publié par Sciences en direct . Lis le article original ici .