Séquençage du génome - la dernière frontière de l'analyse de l'ADN

Sebastian Kvist, conservateur des invertébrés au ROM, et une équipe internationale de chercheurs ont récemment publié les résultats du séquençage du génome de l'Hirudo medicinalis, une sangsue européenne utilisée aujourd'hui dans le traitement de pathologies. Sous la direction de M. Kvist, l'équipe s'est concentrée sur la diversité des anticoagulants contenus dans le génome et les résultats de l'étude ont été publiés cet été dans Scientific Reports.

Kvist explique comment cette étude permet de comprendre l'évolution de l'alimentation par le sang et comment elle permettra aux professionnels de la santé de mieux comprendre l'utilisation des sangsues dans leur pratique.

Quelle est la fréquence d' utilisation des sangsuesHirudo medicinalis en médecine aujourd'hui ? Ont-elles toujours été populaires ou ont-elles connu un regain d'intérêt ?

La sangsue médicinale européenne est couramment utilisée pour décongestionner les veines après une accumulation de sang à la suite d'une greffe de peau ou d'une transplantation digitale. En outre, certains de leurs anticoagulants sont créés synthétiquement et administrés aux patients présentant un risque d'accident vasculaire cérébral ou d'autres maladies de la coagulation sanguine.

Leur fréquence d'utilisation peut être difficile à estimer, mais l'Amérique du Nord en général, et les États-Unis en particulier, sont à la pointe de l'hirudothérapie, c'est-à-dire de l'utilisation des sangsues en médecine.

Cette espèce était incroyablement utilisée dans l'Europe médiévale, où elle servait à traiter toute une série d'affections qui, à l'époque, étaient considérées comme dues à un déséquilibre des fluides corporels. La médecine scientifique ayant remplacé la théorie humérale, les sangsues sont tombées en désuétude en raison de la surexploitation dont elles ont fait l'objet par le passé (ce qui a entraîné leur raréfaction). Depuis le début du 20e siècle, cependant, on constate une augmentation de l'utilisation des sangsues dans les hôpitaux modernes - je pense que l'on peut dire que nous assistons actuellement à une recrudescence de leur utilisation.

La salive et son efficacité pour fluidifier le sang varient-elles d'une espèce de sangsue à l'autre ?

Bien qu'il s'agisse d'une question incroyablement complexe, la réponse simple est oui. Notre laboratoire au ROM s'efforce de comprendre le répertoire des anticoagulants chez les différentes espèces de sangsues et nos premiers résultats suggèrent que les différentes espèces produisent des anticoagulants différents, avec une efficacité très variable dans la fluidification du sang humain. Nous étudions les raisons qui sous-tendent ces différences, qu'il s'agisse d'une différence dans le choix des hôtes par les sangsues ou simplement du fait que certaines protéines ont évolué beaucoup plus tard dans l'histoire des sangsues.

En quoi l'alimentation sanguine des sangsues diffère-t-elle de celle des moustiques ou des taons, par exemple ?

L'alimentation par le sang semble avoir évolué indépendamment des dizaines de fois au cours de l'histoire de notre planète. Cette indépendance signifie qu'il n'existe pas d'ancêtre unique pour tous les animaux hématophages, mais plutôt que plusieurs organismes hématophages ont développé leur propre ensemble de caractéristiques leur permettant de se nourrir de sang.

Ce qui est commun aux mangeurs de sang, c'est qu'ils ont tous besoin de trouver l'hôte, d'atteindre le sang et de maintenir le flux sanguin pendant qu'ils se nourrissent. Cela vaut également pour les oiseaux, les chauves-souris, les insectes et les sangsues vampiriques. Cependant, la manière dont ces actions sont réalisées diffère grandement d'une espèce à l'autre.

Certaines sangsues possèdent des mâchoires et des dents pour "mordre" leur proie, tandis que d'autres possèdent une structure réversible en forme de paille (proboscis), à l'instar des moustiques. Les pièces buccales des taons sont très modifiées et ne ressemblent pas du tout à celles des sangsues.

En outre, les anticoagulants contenus dans la salive sont très différents d'une espèce à l'autre, mais certains d'entre eux ont à peu près le même effet. Il est important de noter que certaines sangsues possèdent plus de 20 anticoagulants différents dans leur salive, mais que plusieurs d'entre eux agissent sur les mêmes cibles dans le corps humain.

Que peut nous apprendre le séquençage du génome sur l'évolution de l'alimentation par le sang chez les sangsues ?

Le séquençage du génome est, à bien des égards, la dernière frontière du séquençage de l'ADN, car il est censé capturer l'intégralité de la composition génétique de l'organisme. Grâce à cette approche holistique, le séquençage du génome est en mesure de nous renseigner sur tous les anticoagulants présents dans un organisme, et non plus seulement sur ceux qui sont spécifiquement ciblés, comme c'était le cas avec les méthodes précédentes. Grâce à cela, nous approchons d'un système où nous pourrons dire non seulement quels sont les anticoagulants présents, mais aussi ceux qui sont absents.

Cela est très important pour l'évolution de l'alimentation par le sang, car l'absence d'une protéine peut signifier qu'elle n'a pas évolué au sein d'une certaine lignée de sangsues. En outre, le séquençage génomique nous permet de trouver des régions spécifiques du génome qui sont communes à toutes les espèces de sangsues, ce qui permettra à terme de réaliser des analyses plus riches en données pour déchiffrer l'arbre évolutif, ou arbre de vie, des sangsues.

Sebastian Kvist est conservateur des invertébrés au département d'histoire naturelle du ROM.

Sheeza Sarfraz est responsable de l'édition au ROM.