« Le vampire des abysses révèle les origines anciennes des pieuvres »

Le mystérieux « calmar vampire de l’enfer » vient de livrer le plus vaste génome de céphalopode jamais séquencé : un monstre dépassant 11 milliards de paires de bases, soit plus de deux fois la taille des plus grands génomes de calmars connus.

Vampyroteuthis infernalis : un génome gigantesque, une histoire évolutive enfouie

Dans cet enchevêtrement de A, T, G et C, les scientifiques ont mis au jour un récit évolutif profond. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un véritable calmar, Vampyroteuthis infernalis a conservé une architecture chromosomique étonnamment proche de celle des calmars : une organisation héritée de très longue date, partagée autrefois avec l’ancêtre des poulpes et des calmars modernes.

Le calmar vampire représente une branche fascinante qui s’accroche avec ténacité à l’arbre généalogique des céphalopodes. Il n’est ni un calmar ni un poulpe (ni un vampire), mais plutôt l’ultime survivant isolé d’une lignée ancienne dont tous les autres membres ont disparu depuis longtemps.

À certains égards, beaucoup le considèrent comme un « fossile vivant » : il remonterait à environ 183 millions d’années et conserve de nombreux caractères de ses ancêtres, en plus des adaptations qui lui ont permis de prospérer comme charognard des grands fonds, dans l’obscurité.

Des traces vestigiales de structures corporelles et de traits qu’il partage avec les calmars, les poulpes et les seiches avaient déjà conduit les chercheurs à penser qu’il pourrait aussi renfermer des indices génétiques sur les origines encore obscures de ces animaux, avant leur divergence il y a environ 300 millions d’années.

« Le calmar vampire se trouve précisément à l’interface entre les poulpes et les calmars », explique le génomicien Oleg Simakov, de l’Université de Vienne. « Son génome révèle des secrets évolutifs profonds sur la façon dont deux lignées si différentes ont pu émerger d’un ancêtre commun. »

Un spécimen rare, capturé par hasard à plus de 600 mètres

Discret et difficile à observer, le calmar vampire vit dans des conditions très hostiles à l’être humain, à des profondeurs supérieures à 600 mètres. Les chercheurs ont néanmoins eu la chance d’obtenir un individu, capturé accidentellement comme prise accessoire par le navire de recherche de l’Université Tokai, le T/V Hokuto, lors d’activités dans la baie de Suruga.

En séquençant son ADN, l’équipe a été sidérée par une taille génomique comprise entre 11 et 14 gigabases. Pour situer l’ordre de grandeur, le génome du calmar côtier à longues nageoires (Doryteuthis pealeii) atteint 4,4 gigabases, celui du calmar bobtail d’Hawaï (Euprymna scolopes) 4,9 gigabases, et l’ancien détenteur du record du plus grand génome de céphalopode connu - la seiche commune (Sepia officinalis) - 5,5 gigabases.

Les génomes de poulpes, eux, sont encore plus compacts : le poulpe de Californie à deux taches (Octopus bimaculoides) affiche 2,2 gigabases, le poulpe commun d’Asie de l’Est (Octopus sinensis) 2,6 gigabases, et le poulpe commun (Octopus vulgaris) 2,7 gigabases.

En d’autres termes, le génome du calmar vampire peut être plusieurs fois plus volumineux que ceux des calmars et des poulpes.

Fait notable, 62 % de ce génome est constitué d’éléments répétitifs : des segments d’ADN reproduits encore et encore, qui gonflent la taille totale sans apporter de nouvelles séquences codantes.

Comparaisons entre céphalopodes : des chromosomes « de calmar » chez un octopodiforme

Les chercheurs ont ensuite confronté ce génome à ceux, déjà publiés, d’autres céphalopodes : des calmars et seiches à dix bras (décapodiformes), des poulpes à huit bras (octopodiformes), un nautile, ainsi que quelques autres mollusques.

Ils ont également séquencé le génome de l’argonaute vaseux, particulièrement étrange (Argonauta hians), un poulpe dont les femelles possèdent une coquille externe.

Ces analyses comparatives montrent que, bien que le calmar vampire soit un « octopodiforme » à huit bras, il conserve une partie de la structure chromosomique de ses parents à dix bras, les décapodiformes. Parallèlement, l’étude de plusieurs génomes de poulpes indique qu’au début de leur histoire évolutive, les poulpes présentaient eux aussi une organisation chromosomique de type « calmar ».

Avec le temps, cette organisation s’est compactée et a fusionné avec des éléments chromosomiques de type « poulpe », via un processus irréversible appelé fusion-avec-mélange, qui pourrait avoir contribué à l’émergence d’adaptations spécialisées propres aux poulpes.

L’ensemble suggère donc que les poulpes ont connu une phase initiale de mélange chromosomique rapide, alors que les chromosomes des calmars vampires sont restés, pour l’essentiel, inchangés - même tandis que leur génome prenait des proportions gigantesques.

Ces résultats font du calmar vampire une sorte de pierre de Rosette potentielle pour interpréter et comprendre l’évolution des céphalopodes.

« Le calmar vampire conserve un héritage génétique antérieur aux deux lignées [calmar et poulpe] », souligne la génomicienne Emese Tóth, de l’Université de Vienne. « Il nous offre une fenêtre directe sur les toutes premières étapes de l’évolution des céphalopodes. »

Ces travaux ont été publiés dans iScience.