Les peignes de méduses ont un système nerveux bizarre contrairement à tout autre animal.

Les cténophores chatoyants et gélatineux ne semblent pas avoir grand-chose à cacher. Mais leur corps presque transparent dissimule un système nerveux différent de celui de tout autre animal connu, rapportent des chercheurs dans le Science du 21 avril.

Dans les systèmes nerveux de tout, des anémones aux fourmiliers, des impulsions électriques passent entre les cellules nerveuses, permettant aux signaux de passer d'une cellule à la suivante. Mais le réseau de neurones des cténophores, appelé filet nerveux, manque de ces points de connexion distinctifs appelés synapses. Au lieu de cela, le réseau de neurones est fusionné, avec des longs neurones filiformes partageant une membrane cellulaire, selon une nouvelle carte en 3D de sa structure.

Alors que le filet nerveux a été décrit auparavant, personne n'avait généré une image détaillée de haute résolution.

Il est possible que ce tissu bizarre représente une deuxième origine évolutive indépendante d'un système nerveux, disent Pawel Burkhardt, neurobiologiste comparatif à l'Université de Bergen en Norvège et ses collègues.

Superficiellement similaires à des méduses, les cténophores sont souvent appelés des méduses peignes car ils nagent en utilisant des rangées de peignes battants ressemblant à des poils. L'énigmatique phylum est considéré comme l'un des premiers à se séparer de l'arbre de la vie animal. Ainsi, la possession d'un système nerveux simple par les cténophores a été d'un intérêt particulier pour les scientifiques intéressés par l'évolution de ces systèmes.

Des recherches génétiques antérieures avaient laissé entendre l'étrangeté du système nerveux des cténophores. Par exemple, une étude de 2018 n'a pas pu trouver un type de cellule chez les cténophores avec une signature génétique correspondant à des neurones reconnaissables, selon Burkhardt.

Burkhardt, ainsi que la neurobiologiste Maike Kittelmann de l'Université d'Oxford Brookes en Angleterre et ses collègues, ont examiné des jeunes noix de mer (Mnemiopsis leidyi) en utilisant des microscopes électroniques, compilant de nombreuses images pour reconstruire toute la structure du filet. Leur carte en 3D d'une noix de mer de 1 jour a révélé la fusion funky sans synapses entre les cinq neurones tentaculaires qui composaient le réseau du petit cténophore.

La vue conventionnelle est que les neurones et le reste du système nerveux ont évolué une fois dans l'histoire évolutive animale. Mais compte tenu de cette "architecture unique" et de la position ancienne des cténophores dans le règne animal, cela soulève la possibilité que les cellules nerveuses ont en fait évolué deux fois, dit Burkhardt. "Je trouve ça excitant."

Mais il ajoute que des travaux supplémentaires, en particulier sur le développement de ces neurones, sont nécessaires pour aider à vérifier leur origine évolutive. 

L'origine du système nerveux animal est une zone obscure de la recherche. Les éponges - les concurrents traditionnels du titre d'animal le plus ancien - n'ont pas de système nerveux, ou de muscles ni de protéines fondamentales de la vision appelées opsines, pour parler franchement. Mais il y a de plus en plus de preuves suggérant que les cténophores sont en fait le groupe animal le plus ancien, plus ancien même que les éponges (SN: 12/12/13).

Si les cténophores sont apparus en premier, cela "implique que les éponges ont soit perdu un grand nombre de caractéristiques, soit que les cténophores les ont effectivement tous évolués indépendamment", selon Graham Budd, un paléobiologiste de l'Université d'Uppsala en Suède qui n'a pas participé à la recherche. 

Si les éponges sont apparues en premier, il est toujours possible que les cténophores aient évolué leur réseau de neurones de manière indépendante plutôt que de l'avoir hérité d'un ancêtre porteur de neurones, dit Burkhardt. Les cténophores ont d'autres neurones en dehors du réseau de neurones, tels que les neurones mésogliaux intégrés dans la couche de corps gélatineux d'un cténophore et les cellules sensorielles, ces dernières pouvant communiquer avec le réseau de neurones pour ajuster le battement des peignes. Ainsi, il est possible qu'ils soient un mélange de deux systèmes nerveux d'origines évolutives différentes.

Mais Joseph Ryan, bioinformaticien à l'Université de Floride à Gainesville, ne pense pas nécessairement que les résultats pointent vers l'évolution parallèle d'un système nerveux. Étant donné que les cténophores existent depuis si longtemps - surtout s'ils sont plus anciens que les éponges - le système nerveux ancestral a peut-être eu suffisamment de temps pour évoluer en quelque chose d'étrange et hautement spécialisé, dit Ryan, qui ne faisait pas partie de l'étude. "Nous avons affaire à près d'un milliard d'années d'évolution. Nous nous attendons à des choses étranges."

Les résultats sont "une pièce de plus du puzzle", dit Budd. "Il y a beaucoup de choses que nous ne connaissons pas sur ces animaux assez courants et assez bien connus."

Par exemple, il n'est pas clair comment fonctionne le filet nerveux. Nos neurones utilisent des changements rapides de tension à travers leurs membranes cellulaires pour envoyer des signaux, mais le filet nerveux pourrait fonctionner très différemment, dit Burkhardt. Il existe des rapports de systèmes potentiellement similaires chez d'autres animaux, tels que les méduses à voile (Velella velella). Les étudier en détail, ainsi que les filets nerveux dans d'autres espèces de cténophores, pourrait déterminer à quel point ce système nerveux sans synapses est inhabituel.