De petits mollusques peuvent raconter de grandes histoires… Lorsque Séverine Fourdrilis a entamé son Doctorat au sein de notre institut il y a sept ans, son but était de mener des recherches génétiques plutôt classiques sur des mollusques marins. Mais après un an, elle a découvert quelque chose d’inhabituel concernant les gènes d’une espèce. Elle était captivée, mais pour étudier ce phénomène, elle devait changer tous ses plans de Doctorat, ne sachant pas où cela allait la mener. Elle prit le risque et sortit des sentiers battus.

Séverine Fourdrilis est biologiste marine et travaille comme chercheuse postdoctorale au IRBSN. Elle y a posé ses valises il y a sept ans pour mener un Doctorat sur la répartition et la diversité génétique de quatre espèces de mollusques marins, nommés « bigorneaux ». Après une chasse haletante aux bigorneaux à travers l’Europe, elle commença l’analyse de l’ADN mitochondrial (ADNmt) de la première espèce : Melarhaphe neritoides. Il s’agit d’un petit mollusque vivant sur les littoraux rocheux de la mer Méditerranée et de l’Océan Atlantique européen. Les larves planctoniques de cette espèce sont transportées par les courants marins, permettant aux gènes d’être échangés aux quatre coins de l’Europe jusqu’aux Açores !

« Nos logiciels informatiques ne savaient pas comment gérer toute cette diversité »

Ça peut sembler passionnant, mais pour les généticiens, ces larves ne représentent pas un grand intérêt (c’est-à-dire ennuyeuses), car elles sont supposées être génétiquement homogènes sur de vastes régions géographiques. C’était exactement ce à quoi s’attendait Séverine lorsqu’elle a analysé les ADN mitochondriaux des larves. Cependant, les résultats étaient tout à l’opposé. Presque tous les mollusques étudiés présentaient une variation génétique différente. À ce titre, Melarhaphe neritoides semblait posséder un des ADNmt les plus diversifiés parmi tous les gastropodes marins pour lesquels des informations existent, de telle sorte que son ADN est appelé ADNmt hypervariable.

Prendre ou ne pas prendre le risque ?

Séverine raconte « c’était un énorme problème au début. Nos logiciels ne savaient pas comment gérer toute cette diversité. Nous étions coincés. Mais en même temps, j’étais subjuguée. D’où vient cette hypervariation ? Pourquoi est-ce si différent des autres organismes ? Comment cela s’est-il produit ? Nos résultats laissent-ils penser que, malgré leur stade larvaire planctonique de longue durée, les larves ne se déplacent pas et ne transmettent pas leur ADNmt à d’autres populations ? Une mystérieuse question étant donné que la littérature scientifique qualifie ce mollusque de propagateur hors pair aux grandes similitudes génétiques parmi les populations géographiques.

Toutefois, se plonger dans cette aventure n’entrait absolument pas dans le plan de mon Doctorat. J’avais un autre genre d’ADN à séquencer et trois autres espèces à analyser. Cela faisait un an que j’avais entamé mon Doctorat et le programme des trois prochaines années était déjà établi. Mon entourage m’avait avertie de prendre un tel risque. Vous avez un projet bien défini avec des objectifs précis qui doivent être respectés, tandis que lorsque vous vous plongez dans l’inconnu, vous n’avez aucune idée de la destination. »

« Mon entourage m’a dit que je prenais un risque énorme »

Son directeur Thierry Backeljau l’a aidée à résoudre ce dilemme. Il était intrigué par les observations et était convaincu que se lancer dans cette aventure était le bon choix à prendre. Il l’a encouragée à prendre le risque et à laisser parler sa curiosité. Et c’est ce que Séverine a fait. Elle a pris son courage à deux mains, a changé le programme d’origine et a relevé le défi. Elle est retournée au laboratoire pendant un an et a étudié plus de 400 mollusques, ne sachant pas si cela mènerait à quelque chose. Mais ce fut le cas !

Un taux de mutation incroyablement élevé

 « Nous faisions face à un paradoxe difficile d’une espèce de mollusque dont les larves pouvaient se propager sur de longues distances, mais sans présenter de variations d’ADNmt dans plus d’un spécimen ou d’une population. Néanmoins, nous avons découvert que le supposé paradoxe était trompeur : l’absence de variations d’ADNmt partagées parmi les populations n’était pas due à un manque d’échange larvaire, mais à un taux de mutation incroyablement élevé de l’ADN mitochondrial. » En d’autres termes, il y avait bel et bien un échange, mais son effet d’homogénéisation sur l’ADNmt était infime comparé à la variation causée par les mutations.

Il s’agit d’un phénomène intriguant qui pourrait être plus répandu que ce que l’on croit. Selon les estimations, l’ADN hypervariable existe chez environ 43 % du règne animal et a été observé dans des groupes très hétérogènes : chez les invertébrés, les insectes, les oiseaux et même les mammifères. Mais jusqu’à présent, ce n’était rien de plus qu’une observation. Personne n’avait essayé de décrypter le mécanisme. « Je pense que beaucoup de personnes ayant observé ce phénomène l’ont mis de côté, car leurs objectifs de recherches se centraient sur d’autres éléments. Nous avons vraiment approfondi le sujet pour pouvoir l’expliquer. De nouvelles études devront déterminer si cette variation chez d’autres espèces est également causée par un taux très élevé de mutations. Mais je pense que ce phénomène est bien plus généralisé que ce qu’on pense. Il se peut que ce mollusque soit le premier à mettre en évidence ce phénomène. Mais ce n’est pas tout. Cet ennuyeux petit mollusque a mis au jour un autre phénomène jusque maintenant uniquement présent chez un ver et une mouche de fruits : il s’agit de l’influence de la sélection naturelle sur certaines sections de l’ADN mitochondrial que l’on croyait neutres et donc, pas susceptibles d’être l’objet de la sélection naturelle. »

Pas le droit à l’erreur

Cette étude nous enseigne plusieurs sages leçons. Tout d’abord, elle nous met en garde contre toute conclusion hâtive sur la présence ou l’absence d’échange génétique parmi les populations. Ensuite, elle nous indique que des organismes totalement banals, souvent considérés comme ennuyeux, peuvent néanmoins produire des résultats très surprenants et enrichissants.

« De nos jours, il est relativement limité de pouvoir se plonger dans l’inconnu et de s’exposer à des échecs »

Mais la leçon la plus importante à retenir est la suivante : parfois, se laisser guider par sa curiosité en vaut la chandelle. « Lorsque vous observez quelque chose que vous ne pouvez pas expliquer, vous avez la possibilité d’explorer cette inconnue, plutôt que d’écarter cette hypothèse, car cela ne fait pas partie du plan. En fin de compte, n’est-ce pas — ou ne devrait-ce pas être — cela l’essence de la science ? De nos jours, il est relativement limité de pouvoir se plonger dans l’inconnu et de s’exposer à des échecs. Nous nous dirigeons de plus en plus vers un mode productif et efficace dans lequel vous devez garantir l’obtention de résultats concluants et où vous n’avez pas le droit d’échouer. Si vous souhaitez que votre projet soit financé, on vous demandera vraisemblablement des résultats en premier lieu. Soit, vous devez en quelque sorte dire ‘nous sommes presque certains que nous trouverons ceci’. Soit, vous devez prouver que le projet peut être économiquement intéressant. C’est comme si la science en elle-même n’était pas suffisante. »

Nous avons demandé à Séverine si elle était fière de son travail, ce à quoi elle a répondu : ‘Une fois sortie des sentiers battus (l’intégralité de mon Doctorat en quelque sorte !), je doutais constamment. Je comprenais la valeur du projet, mais je ne pouvais pas supporter cette incertitude stressante. ‘Qu’en sera-t-il si je n’arrive pas à fournir une explication du phénomène au goût du jour ?’. Mais finalement, le problème initial est devenu quelque chose de bien. C’est un soulagement, et ce n’est qu’une fois soulagé que vous pouvez être fier du travail accompli. Après tout ce que j’ai dit et fait, je me rends compte maintenant que c’était un fabuleux voyage scientifique.’

Séverine est l’auteure de trois articles scientifiques sur le sujet parus dans trois journaux scientifiques : PeerJ – Life & Environment, Nature’s ‘Scientific Reports’ et BMC Evolutionary Biology.

Tous les trois sont disponibles en Open Access.