Les anguilles électriques, une source d’énergie pour la modification génétique ?

Les anguilles électriques, une source d'énergie pour la modification génétique ?

Découvrez comment les anguilles électriques pourraient jouer un rôle inattendu dans la modification génétique des organismes aquatiques grâce à l’électroporation naturelle.

Les anguilles électriques sont les créatures produisant le plus d’électricité sur Terre, pouvant libérer jusqu’à 860 volts, soit suffisamment pour alimenter une machine.

Dans une étude récente, un groupe de recherche de l’Université de Nagoya au Japon a découvert que les anguilles électriques pouvaient libérer suffisamment d’électricité pour modifier génétiquement de petits poissons larvaires.

L’électroporation et les anguilles électriques

Les découvertes des chercheurs ajoutent à nos connaissances sur l’électroporation, une technique de transfert de gènes. L’électroporation utilise un champ électrique pour créer des pores temporaires dans la membrane cellulaire, permettant ainsi à des molécules, telles que l’ADN ou les protéines, de pénétrer dans la cellule cible.

Le groupe de recherche était dirigé par le professeur Eiichi Hondo et le professeur assistant Atsuo Iida de l’Université de Nagoya. Ils ont émis l’hypothèse que si l’électricité circule dans une rivière, elle pourrait affecter les cellules des organismes environnants.

Les cellules peuvent incorporer des fragments d’ADN présents dans l’eau, appelés ADN environnemental. Pour vérifier cela, ils ont exposé de jeunes poissons dans leur laboratoire à une solution d’ADN contenant un marqueur fluorescent pour voir si les poissons-zèbres avaient intégré l’ADN. Ensuite, ils ont introduit une anguille électrique et l’ont incitée à mordre un distributeur pour décharger de l’électricité.

Des résultats prometteurs et des perspectives d’avenir

Selon Iida, l’électroporation est généralement considérée comme un processus uniquement présent en laboratoire, mais il n’était pas convaincu. « Je pensais que l’électroporation pourrait se produire dans la nature », a-t-il précisé. « J’ai réalisé que les anguilles électriques de l’Amazone pourraient bien agir comme une source d’énergie, les organismes vivant dans les environs pourraient agir comme des cellules réceptrices, et les fragments d’ADN environnemental libérés dans l’eau deviendraient des gènes étrangers, provoquant une recombinaison génétique chez les organismes environnants en raison de la décharge électrique. »

L’ADN de larves de poisson zèbre a été modifié (en vert) par l’électricité de l’anguille. (Les images du poisson zèbre et de la GFP en surbrillance sont superposées). Crédit : Shintaro Sakaki

Les chercheurs ont découvert que 5% des larves présentaient des marqueurs indiquant un transfert de gènes. « Cela indique que la décharge de l’anguille électrique a favorisé le transfert de gènes vers les cellules, même si les anguilles ont des formes d’impulsion et une tension instable par rapport aux machines généralement utilisées en électroporation », a déclaré Iida. « Les anguilles électriques et autres organismes générant de l’électricité pourraient affecter la modification génétique dans la nature. »

D’autres études ont observé un phénomène similaire avec des champs naturels, tels que la foudre, affectant les nématodes et les bactéries du sol. Iida est très enthousiaste quant aux possibilités de recherche sur les champs électriques chez les organismes vivants. Il pense que ces effets vont au-delà de ce que la sagesse conventionnelle peut comprendre. Il a déclaré : « Je crois que les tentatives de découverte de nouveaux phénomènes biologiques basés sur des idées inattendues et “hors des sentiers battus” éclaireront le monde sur la complexité des organismes vivants et déclencheront des percées à l’avenir. »

Exposition à la décharge électrique d’une anguille électrique à des larves de poisson-zèbre.
(A) Cette illustration montre le réservoir expérimental utilisé pour exposer l’organisme récepteur à la décharge électrique des organes de l’anguille électrique (EOD). Dans le réservoir, trois électrodes à tige de carbone sont placées : deux entrées (colorées en noir et rouge) et une électrode de mise à la terre (colorée en vert). (B) Une décharge d’organe électrique est induite par l’anguille électrique au cours de son comportement prédateur lorsqu’elle se nourrit d’un poisson rouge. La cuvette contenant les larves de poisson zèbre et une solution d’ADN est placée à proximité des impulsions de haute tension générées par l’anguille électrique. La courbe magenta illustre le champ électrique produit par l’anguille électrique. (C) Cette illustration montre la construction du plasmide d’expression GFP piloté par le promoteur actb d’Oryzias latipes. (D) La photographie montre des larves de Danio rerio (poisson zèbre) 7 jours après la fécondation (dpf) qui ont été soumises à une micro-injection avec le plasmide indicateur aux stades de une à huit cellules. Le plasmide a entraîné une fluorescence GFP robuste et généralisée sans anomalie apparente du développement. Barre d’échelle, 500 µm. (E) Un exemple de comportement prédateur unique avec des impulsions EOD d’une durée de 30 s est montré. L’anguille électrique commence par mordre et avaler le poisson rouge (indiqué par la flèche magenta, 1ère morsure), suivi d’une autre morsure sur une pince vide (indiqué par la flèche bleue, 2ème morsure).

En synthèse

Les anguilles électriques pourraient jouer un rôle inattendu dans la modification génétique des organismes aquatiques grâce à l’électroporation naturelle. Les chercheurs de l’Université de Nagoya ont montré que la décharge électrique de ces animaux pouvait favoriser le transfert de gènes chez les poissons larvaires. Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives de recherche sur les effets des champs électriques chez les organismes vivants et pourraient conduire à des avancées scientifiques majeures dans le futur.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que l’électroporation ?

L’électroporation est une technique qui utilise un champ électrique pour créer des pores temporaires dans la membrane cellulaire, permettant ainsi à des molécules, telles que l’ADN ou les protéines, de pénétrer dans la cellule cible.

Quelle est la capacité électrique des anguilles électriques ?

Les anguilles électriques peuvent libérer jusqu’à 860 volts, ce qui est suffisant pour alimenter une machine.

Quelle a été la principale découverte de l’étude de l’Université de Nagoya ?

Les chercheurs ont découvert que les anguilles électriques pourraient libérer suffisamment d’électricité pour modifier génétiquement de petits poissons larvaires.

Quel est le rôle de l’ADN environnemental dans cette étude ?

L’ADN environnemental, qui sont des fragments d’ADN présents dans l’eau, pourrait être incorporé par les cellules des organismes environnants, provoquant une recombinaison génétique.

Quel est le pourcentage de larves qui ont montré un transfert de gènes ?

Les chercheurs ont découvert que 5% des larves présentaient des marqueurs indiquant un transfert de gènes.

Principaux enseignements

Enseignements
Les anguilles électriques peuvent libérer jusqu’à 860 volts.
L’électroporation utilise un champ électrique pour créer des pores temporaires dans la membrane cellulaire.
Les cellules peuvent incorporer des fragments d’ADN présents dans l’eau, appelés ADN environnemental.
Les chercheurs ont découvert que 5% des larves présentaient des marqueurs indiquant un transfert de gènes.
Les anguilles électriques pourraient affecter la modification génétique dans la nature.
L’électroporation pourrait se produire dans la nature, pas seulement en laboratoire.
Les champs naturels, tels que la foudre, peuvent affecter la modification génétique.
Les anguilles électriques pourraient agir comme une source d’énergie pour la modification génétique.
Les organismes vivant près des anguilles électriques pourraient agir comme des cellules réceptrices pour l’ADN environnemental.
Les nouvelles découvertes biologiques peuvent être basées sur des idées “inattendues” et “hors des sentiers battus”.

Références

Les informations de cet article sont basées sur l’étude publiée dans la revue PeerJ – Life and Environment par un groupe de recherche de l’Université de Nagoya au Japon. 10.7717/peerj.16596

[ Rédaction ]

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