Nouvelles espèces issues de cancers transmissibles

Introduction

Les chercheurs s'accordent à dire que c'est peu probable, mais les cancers transmissibles pourraient théoriquement évoluer en espèces indépendantes. Certains parasites étranges pourraient en être la preuve vivante. Les parasites appelés myxosporées vivent dans les poissons à un stade de leur vie et dans les vers aquatiques à un autre. Si une nouvelle théorie s'avère exacte, ils auraient une origine étrange : une forme de cancer transmissible qui aurait évolué vers une espèce animale à part entière.

L’étude

Les cancers agressifs peuvent se propager si violemment qu'ils ressemblent moins à des tissus endommagés qu'à des parasites invasifs cherchant à consommer puis à se libérer de leur hôte. Si une théorie farfelue a récemment été lancée, il est vrai que ce genre de chose pourrait effectivement se produire dans de rares cas : des cancers qui apprennent à se déplacer entre les hôtes peuvent progressivement évoluer vers leur propre espèce multicellulaire. Les chercheurs étudient actuellement un groupe particulier de parasites marins appelés myxosporées pour voir s'ils pourraient en être le premier exemple connu.

Même parmi les parasites microscopiques, les myxosporées sont énigmatiques. Elles ont été découvertes il y a près de deux siècles et on en connaît aujourd'hui plus de 2 000 espèces. Leur cycle biologique complexe rend leur étude particulièrement difficile : ce n'est que dans les années 1980 que les scientifiques ont réalisé que les myxosporées trouvées dans les poissons étaient de la même espèce que celles trouvées dans les vers, et non pas des classes de parasites complètement différentes. Et alors que la plupart des parasites se contentent de se blottir dans les tissus de leur hôte animal, les myxosporées s'installent souvent dans les cellules de leur hôte.

Jusqu'à récemment, les myxosporées étaient considérés comme des protistes, des rejetons de la lignée eucaryote qui ne sont ni des plantes, ni des animaux, ni des champignons. En 1995, cependant, Mark Siddall a soutenu que les myxosporées sont des membres étranges des cnidaires, le groupe qui comprend les méduses et les coraux. Depuis, des études génétiques ont renforcé cette position.

Mais leur position sur l'arbre de la vie n'explique pas comment les myxosporées ont fini par avoir des traits aussi étranges. Elles possèdent certains des génomes animaux les plus petits connus. Le génome de Kudoa iwatai, par exemple, est estimé à seulement 22,5 mégabases, considérablement plus petit que celui de tout autre génome de cnidaire. Sa taille est inférieure à un vingtième de celle du génome de Polypodium hydriforme, un parasite cnidaire étroitement apparenté.

De plus, leur génome n'a pas seulement été réduit de manière catastrophique. Il leur manque notamment certains gènes considérés comme essentiels à la vie multicellulaire. On ne sait pas vraiment comment ni pourquoi une créature multicellulaire complexe a pu se débarrasser de ces gènes apparemment nécessaires ainsi que d'énormes morceaux de son ADN.

Pourtant, Panchin a une hypothèse intéressante, quoique controversée, pour expliquer ce phénomène. Au début de cette année, il a avancé l’hypothèse que les myxosporées se seraient initialement séparés de leurs cousins ​​cnidaires non pas en tant qu’animaux indépendants mais en tant que tumeurs.

Scandales évolutionnistes

Panchin sait que l’idée d’animaux dérivés du cancer semble farfelue — à tel point que, dans l’article, lui et ses co-auteurs les qualifient de Scandales (acronyme de « speciated by cancer development animals »).

Au début, Scandals n’était qu’une expérience de pensée. Alors que Panchin écrivait sur les cancers transmissibles, il entendit ses collègues s’étonner de la présence de gènes de tissus complexes chez certains animaux parasites inhabituels mais simples. D’autres conversations ont conduit à ce que Panchin appelle l’idée « fantastique » que des parasites aussi simples pourraient avoir des origines cancéreuses.

Selon le scénario en trois étapes, un Scandale commencerait par un cancer, mais pas n'importe quel cancer. Il devrait être transmissible, afin de ne pas mourir en même temps que son hôte. Ensuite, le cancer devrait se propager à d'autres espèces, puis évoluer indépendamment vers la multicellularité. Ces étapes peuvent sembler présenter des obstacles insurmontables, et pourtant il y a des raisons de croire que chacune d'entre elles aurait pu se produire.

La première étape, l'émergence du cancer transmissible, est la plus simple car nous savons qu'elle se produit, bien qu'elle soit rare. La maladie de la tumeur faciale du diable (DFTD) est devenue célèbre en tant que cancer transmissible qui dévaste les diables de Tasmanie, qui se le transmettent les uns aux autres par leurs morsures. Plus courante mais peut-être moins célèbre est la tumeur vénérienne transmissible canine (CTVT), une maladie sexuellement transmissible chez les chiens qui, selon une analyse récente, évolue en tant que cancer transmissible depuis 8 500 ans. (Dans un rapport de 2014, le CTVT est décrit comme étant peut-être le cancer le plus ancien et le plus largement disséminé dans le monde naturel.

Les cancers transmissibles ne se limitent pas aux mammifères ; ils ont également été découverts chez les mollusques. Il n'y a aucune raison de penser qu'il serait impossible que des tumeurs transmissibles apparaissent aussi chez un cnidaire. Les cnidaires ne sont certainement pas immunisés contre les cancers en général. Si les myxosporées sont des Scandals, ils ont très probablement commencé comme des tumeurs d'autres parasites cnidaires - comme leurs cousins ​​Polypodium, par exemple.

Bien que la propagation d'un cancer à d'autres espèces puisse sembler improbable, cela s’est déjà vu. Par exemple le cas d'un homme atteint du VIH qui a été infecté par des cellules tumorales provenant d'un ténia. De tels cancers dus à des vers sont apparus à maintes reprises chez des personnes dont le système immunitaire était affaibli, et les cas connus ne représentent probablement qu’une petite minorité d’occurrences dans lesquelles la source d’une croissance étrange a été retrouvée. Si ce genre de changement d’espèce se produit sous nos yeux, « peut-être devrions-nous également envisager la possibilité que des choses qui étaient parfois cancéreuses ou ressemblant à des cancers puissent, dans les bonnes conditions, devenir des parasites pour d’autres espèces.

Les chercheurs ont été beaucoup trop prudents lorsqu’il s’agit de déterminer à quel moment le cancer devient une espèce à part entière, ou un type d’organisme à part entière. Selon elle, les chercheurs ont vu trop d’exemples de tumeurs transmissibles comme le CTVT et le DFTD. Ce sont en fait des organismes parasites.

L’hypothèse la moins probable est peut-être celle selon laquelle le parasite cancéreux évolue d’une existence unicellulaire vers une existence multicellulaire avec des hôtes et des stades distincts. Les myxosporées sont des animaux simples mais véritablement multicellulaires. S’ils sont issus d’une tumeur transmissible, cette tumeur aurait dû évoluer vers des types de cellules distincts.

On pense que la multicellularité a évolué au moins 25 fois chez les eucaryotes, le domaine de la vie qui comprend des créatures unicellulaires complexes ainsi que des plantes, des animaux et des champignons. Chez les animaux, cependant, on pense qu'il n'est apparu qu'une seule fois à la base même de notre lignée. Certaines branches multicellulaires des eucaryotes sont revenues à l'unicellularité, mais aucun animal n'est connu pour l'avoir fait (à moins que, comme certains scientifiques, vous considériez le cancer lui-même comme une sorte de réversion. Jusqu'à présent, il ne semble pas y avoir de lignées d'aucune sorte dans lesquelles la multicellularité aurait été acquise, perdue puis reconquise, conformément à l'hypothèse du scandale. Nous comprenons qu'il s'agit d'un scénario très improbable.

Mais cela ne veut pas dire que cela n’aurait pas pu se produire. Il est tout à fait possible que des groupes de cellules cancéreuses transmissibles puissent évoluer pour avoir une sorte de cycle de vie. Il n’y a rien de spécial dans le processus évolutif qui dit que l’on ne peut évoluer vers un cycle de vie que si l’on est une branche de l’arbre évolutif qui ne dérive pas d’une partie d’un autre organisme.

En suivant les preuves

Dans l’espoir de trouver des preuves plus substantielles de la théorie du scandale, Panchin et son équipe ont comparé les génomes. Les chercheurs ont comparé les gènes d'une variété d'espèces simples (la plupart parasitaires) à ceux de cinq myxosporées, de trois créatures unicellulaires et de 29 autres animaux. Ils ont cherché des indices d'un passé cancéreux en vérifiant l'absence de gènes qui sont souvent perdus lorsque les cellules deviennent malignes. Il s'agit notamment de gènes impliqués dans l'apoptose, l'auto-sacrifice régulé qui purge les cellules anormales du corps. Tout organisme évoluant à partir d'une tumeur transmissible serait vraisemblablement dépourvu de tels gènes.

Les scientifiques s’attendaient à ce que d’autres parasites soient les candidats les plus probables à Scandal, mais seuls les myxosporées avaient perdu des gènes clés suppresseurs de tumeurs. Ils ont donc creusé plus profondément et ont découvert que les myxosporées avaient perdu tellement de gènes liés à l’apoptose qu’ils ne pouvaient probablement pas déclencher cette voie de mort. Cette déficience est sortie du lot. Même si l’on considère des parasites très simplifiés qui sont des animaux, on ne constate pas ce degré d’absence de gènes liés au cancer.

L’affaire n’est pas close, cette étude est un début et non une preuve décisive.

Juliana Naldoni n'est pas convaincue que les myxosporées soient des Scandales. En fait, elles sont beaucoup plus complexes qu'on ne le pensait au départ et développent des mécanismes d'interaction assez complexes et spécifiques avec leurs hôtes. Certaines espèces présentent également des caractéristiques complexes, comme des cellules organisées en structures ressemblant à des muscles. Elle ne trouve tout simplement pas plausible qu'une telle complexité soit due à un cancer.

Adrien Baez-Ortega est d'accord avec Naldoni. Il n'est pas particulièrement impressionné par la perte des gènes de l'apoptose, par exemple. Dans le contexte d'une réduction aussi spectaculaire du génome, l'affirmation selon laquelle l'absence de gènes spécifiquement liés à l'apoptose indique une origine cancéreuse semble plutôt orientée.

Mais il est surtout sceptique quant à la capacité d’un cancer transmissible à survivre suffisamment longtemps pour évoluer vers la multicellularité. Les cellules cancéreuses ont des génomes incroyablement instables. Bien que cela leur permette de muter rapidement et d’échapper aux défenses de leur hôte, Baez-Ortega a souligné qu’à l’échelle de l’évolution, c’est une stratégie très néfaste. Au fil du temps, une bonne partie du génome d’un cancer devient non fonctionnelle ou anormale, ce qui pourrait entraver non seulement la survie, mais aussi le développement de caractéristiques sophistiquées comme la multicellularité. Selon lui, même si un cancer transmissible avait pu survivre pendant des millions d’années, il aurait beaucoup plus de chances de rester un parasite unicellulaire.

Cela dit, il pense que l’hypothèse du scandale mérite d’être approfondie, car il n’y a pratiquement rien que l’évolution ne puisse faire. Plutôt que de se concentrer sur des gènes manquants spécifiques, il aimerait que les chercheurs examinent les espèces candidates pour détecter les divers changements génomiques qui se produisent dans les cancers, des mutations ponctuelles aux réarrangements chromosomiques à grande échelle. Si un cancer devenait une espèce à longue durée de vie, toutes ces modifications seraient préservées dans son génome.

Panchin et ses collègues ne sont pas non plus convaincus par l'hypothèse selon laquelle les myxosporées sont des Scandales. C'est juste qu'avec le travail qu'ils ont effectué jusqu'à présent, ils ne peuvent pas l'exclure. Ils ont même essayé de le réfuter avec les moyens dont ils disposaient.

Nous allons essayer de réfuter l’hypothèse en examinant le génome des Malacosporea qui sont les parasites cnidaires les plus proches des Myxosporées, mais ils sont tellement plus complexes qu’ils ne sont clairement pas dérivés du cancer. S’ils s’avèrent eux aussi dépourvus de gènes d’apoptose, cela suggérerait que la perte des Myxosporées ne provient pas d’un passé cancéreux.

Même si, en fin de compte, les données suggèrent que les myxosporées ne sont pas des cancers évolués, Panchin a noté que les Scandals subsisteraient en attendant d'être compris. Nous espérons que peut-être certains zoologistes qui ont enquêté sur un autre type d'animal particulier diront à un moment donné que c'est manifestement un cancer.