La complexité du venin de serpent est dictée par le régime des proies

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  • La diversité du régime alimentaire joue un rôle dans la complexité du venin chez les vipères à fosse telles que les crotales, les cuivres et les cotonnières.

    Mais une nouvelle recherche collaborative menée par des scientifiques de l’Université de Clemson a révélé que le nombre d’espèces de proies qu’un serpent mangeait n’entraînait pas la complexité du venin. C’était plutôt à quel point les espèces de proies étaient éloignées les unes des autres sur le plan de l’évolution.

    “Ce n’est pas seulement le régime qui entraîne la variation du venin entre les serpents. C’est l’ampleur du régime”, a déclaré Christopher Parkinson, professeur au Département des sciences biologiques du College of Science. «Si un serpent mange 20 espèces différentes de mammifères, son venin ne sera pas très complexe. Mais s’il mange un mille-pattes, une grenouille, un oiseau et un mammifère, il aura un venin très complexe car chaque composant de ce venin est affectant quelque chose de différent chez l’un des différents animaux dont le serpent se nourrit. “

    Le journal Actes de l’Académie nationale des sciences a publié les résultats dans un article intitulé «Les régimes phylogénétiquement divers favorisent des venins plus complexes chez les vipères d’Amérique du Nord».

    La recherche pourrait conduire à de meilleurs anti-venins et servir de base de données diététique pour d’autres chercheurs sur les serpents.

    «La morsure de serpent est une maladie tropicale négligée. Elle ne tue pas beaucoup de gens aux États-Unis, seulement environ huit par an. Mais elle cause des blessures durables telles que des lésions neurologiques et tissulaires. Même si nous avons de bons anti-venins, ils pourraient certainement l’être. Nous avons produit une bibliothèque des venins de toutes les espèces aux États-Unis avec un niveau de détail plus élevé qu’auparavant, de sorte que quelqu’un d’autre qui souhaite améliorer les anti-venins pourrait utiliser cette information », a déclaré Matthew Holding, un ancien chercheur postdoctoral de Clemson qui est l’auteur principal de l’article.

    Holding a collaboré avec des chercheurs de Clemson, de la Florida State University, du Mexique et du Brésil pour étudier les venins et les régimes alimentaires de 46 espèces de vipères d’Amérique du Nord, y compris toutes celles qui vivent aux États-Unis. Ils ont ensuite utilisé des informations sur l’alimentation de ces espèces pour comprendre pourquoi certains venins sont simples et d’autres très complexes.

    Les venins contiennent des protéines qui fonctionnent collectivement pour neutraliser les proies. Le nombre de protéines différentes qu’il contient reflète sa complexité.

    “Vous pouvez considérer le venin comme la boîte à outils d’un serpent”, a déclaré Holding, qui est maintenant chercheur postdoctoral de la National Science Foundation à Florida State. “Une clé, une douille et un tournevis ont chacun une utilisation différente. De même, chaque protéine a une fonction différente lorsque le venin est injecté dans une souris, un lézard ou un mille-pattes ou toute autre proie que le serpent mange.”

    “Certains serpents ont des venins beaucoup plus simples avec moins de composants. Certains en ont beaucoup plus. Nous voulions comprendre, d’un point de vue évolutif, pourquoi cela pourrait être, a expliqué Holding.”

    Les chercheurs ont recueilli des échantillons de venin et de glandes à venin sur des crotales et des cotons d’Amérique à travers l’Amérique du Nord. Ils ont utilisé des techniques de séquençage de nouvelle génération pour générer le plus grand ensemble de données de protéomes et de transcriptomes de glandes à venin pour les serpents vipéridés à ce jour.

    À l’aide de spécimens d’histoire naturelle, les chercheurs ont comparé la complexité du venin à l’alimentation des espèces de serpents.

    “Avoir une base de données de proies basée sur des spécimens d’histoire naturelle était primordial car nous n’aurions pas pu faire ce travail sans ces collections de musée. Nous n’aurions pas pu construire un cadre phylogénétique comparatif pour comparer le régime alimentaire des serpents et l’histoire de l’évolution sans eux”, a déclaré Parkinson, qui a une double nomination au Département des forêts et de la conservation de l’environnement du Collège d’agriculture, de foresterie et des sciences de la vie.

    Le maintien de ladite complexité du venin change en association avec la diversité phylogénétique des régimes alimentaires pour les serpents, avec l’évolution de venins à la fois plus simples et plus complexes. L’étude montre que le degré de divergence entre les espèces de proies est important pour l’évolution des venins ciblés, plutôt que seulement les différences entre les espèces de proies ou les principaux groupes taxonomiques, indépendamment de la façon dont ils sont phylogénétiquement liés.

    Certaines études antérieures ont laissé entendre que le régime alimentaire provoquait probablement une variation du venin entre les serpents en utilisant des données grossières. Ce projet a utilisé les données génétiques de la glande à venin pour plus de 250 serpents individuels, un échantillonnage plus dense que toute autre étude à ce jour. Les chercheurs ont également compilé une base de données détaillée sur les proies. La combinaison de ces données a facilité la compréhension de la cause de la variation du venin.

    «Parce que nous utilisons des outils de séquençage de nouvelle génération, nous pourrions faire plus que compter le nombre de composants dans le venin. Nous pourrions nous rapprocher beaucoup plus des séquences génétiques qui contribuent à ce trait dans ces taxons, ce qui n’était pas fait auparavant. », A déclaré Holding.

    L’étude a montré que la diversité du régime alimentaire prédit la complexité exprimée dans trois des quatre plus grandes familles de gènes de venin dans les venins de vipère. Les sérine protéases, les métalloprotéinases et les phospholipases avaient une relation positive, ce qui signifie que plus le régime alimentaire du serpent est diversifié, plus son venin est complexe. Mais le régime n’a pas eu le même effet sur les lectines de type c. La diversité alimentaire représente entre 25 et 40 pour cent de la variation de la complexité du venin.

    «Nous avons généré de nouvelles questions auxquelles d’autres chercheurs doivent s’attaquer, par exemple pourquoi les lectines de type c suivent un modèle de relation différent avec la diversité du régime alimentaire que les autres familles de gènes et ce qui explique les trois quarts restants de la variation de la complexité du venin pour lesquels nous sommes incapables de le faire. compte », a déclaré Holding.

    Étant donné que les médicaments dérivés du venin de serpent sont utilisés pour traiter les maladies cardiaques, l’hypertension artérielle et les caillots sanguins chez l’homme, mieux les scientifiques comprennent le venin, plus ils peuvent l’utiliser pour créer des médicaments humains.

    «Nous voyons le potentiel en aval pour des utilisations médicales ou thérapeutiques. Mais ce qui nous excite, c’est de nous demander: ‘Pourquoi y a-t-il tant de types de serpents en premier lieu, et au sein de ces serpents, pourquoi tant de types de venin en ont-ils autant? de nombreux effets sur les proies ou sur les humains? “Tenant a dit.

    Ce projet a été soutenu par la National Science Foundation et la Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo. Le contenu relève uniquement de la responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des organisations de soutien.

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    Houssen Moshinaly

    Rédacteur web depuis 2009 et webmestre depuis 2011.

    Je m'intéresse à tous les sujets comme la politique, la culture, la géopolitique, l'économie ou la technologie. Toute information permettant d'éclairer mon esprit et donc, le vôtre, dans un monde obscur et à la dérive.

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