Une équipe de recherche dirigée par Tappei Mishina du RIKEN Biosystems Dynamics Research Center (BDR) a découvert que le parasite utilise des gènes volés pour manipuler son hôte et que ces gènes sont probablement acquis via un phénomène appelé transfert horizontal de gènes. Ces résultats ont été récemment publiés dans la revue Current Biology.
De nombreux parasites manipulent le comportement de leurs hôtes pour assurer leur survie et leur capacité à se reproduire. Les vers de fer constituent l’un des exemples les plus complexes de ce contrôle comportemental. Les vers fil-de-fer naissent dans l'eau et utilisent des insectes aquatiques tels que les éphémères pour faire du stop jusqu'à la terre ferme, où ils attendent d'être mangés par des insectes terrestres tels que les grillons ou les mantes religieuses.
Une fois que le ver de fer atteint ces hôtes, il commence à se développer et à manipuler le comportement de l'hôte. Les vers de fer matures finiront par inciter leur hôte à sauter dans l'eau, entraînant souvent la mort de l'hôte, afin qu'il puisse accomplir sa mission vitale et se reproduire.
Des recherches antérieures ont montré que les vers de fer détournent les voies biologiques de leur hôte et augmentent le mouvement vers la lumière, amenant l'hôte à s'approcher des plans d'eau. Les scientifiques pensent que cela est accompli en imitant des molécules dans le système nerveux central de l'hôte, mais la manière exacte dont ces parasites ont développé ce mimétisme moléculaire reste un mystère.
Pour répondre à cette question, les chercheurs ont analysé l’expression des gènes du corps entier chez le ver de fer cordé avant, pendant et après la manipulation de son hôte mante. Ils ont découvert que lorsque l’hôte était manipulé, l’expression de plus de 3 000 gènes du ver de fer augmentait, tandis que l’expression de 1 500 gènes diminuait. D’un autre côté, l’expression des gènes dans le cerveau des mantes n’a montré aucun changement et était, en fait, impossible à distinguer de l’expression des gènes chez les mantes non infectées. Ces résultats suggèrent que le ver de fer produit ses propres protéines pour manipuler le système nerveux de l'hôte.
Les chercheurs ont ensuite effectué des recherches dans une base de données sur les protéines pour explorer les origines des gènes utilisés par les vers de fer pour manipuler les mantes. "Étonnamment, de nombreux gènes du ver de fer qui pourraient jouer un rôle important dans la manipulation de leurs hôtes sont très similaires aux gènes de la mante, ce qui suggère qu'ils ont été acquis par transfert horizontal de gènes", a déclaré Misina. "Le transfert horizontal de gènes est un processus biologique dans lequel les gènes sont transférés d'un organisme à un autre, mais pas par reproduction. Il peut avoir un impact majeur sur l'évolution biologique, permettant aux organismes d'acquérir rapidement de nouveaux gènes ou fonctions qui les aident à s'adapter à de nouveaux environnements ou modes de vie.
Une analyse plus approfondie a soutenu l'idée selon laquelle le mimétisme moléculaire chez le ver de fer cordé est probablement le résultat d'un transfert horizontal de gènes depuis la mante religieuse. En particulier, l’étude a révélé plus de 1 400 gènes de vers de fer qui correspondaient à ceux trouvés chez les mantes, mais étaient soit absents, soit significativement différents des espèces de vers de fer qui n’utilisent pas d’hôtes mantes. Les auteurs ont conclu que le grand nombre de gènes de mimétisme qu'ils ont trouvés était probablement le résultat de multiples événements de transfert horizontal de gènes provenant de différentes espèces de mantes au cours de l'évolution du ver de fer. Ces gènes, en particulier ceux liés à la neurorégulation, à l'attraction pour la lumière et aux rythmes circadiens, semblent jouer un rôle dans la manipulation de l'hôte.
Le transfert horizontal de gènes est l’un des principaux moyens par lesquels les bactéries développent une résistance aux antibiotiques. Misina pense qu'à mesure que nous découvrirons davantage d'exemples de transfert horizontal de gènes entre organismes multicellulaires, nous aurons une compréhension plus approfondie de ce phénomène et de l'ensemble du processus évolutif : « Les nombreux cas de transfert horizontal de gènes que nous avons trouvés chez les vers de fer peuvent servir de bon modèle de recherche. En utilisant ce modèle, nous espérons découvrir les mécanismes sous-jacents du transfert horizontal de gènes et faire progresser notre compréhension de l'adaptation évolutive.