Les pieuvres ouvrent des bocaux, résolvent des casse-têtes et changent de couleur en une fraction de seconde pour se fondre dans leur environnement. La science s’interroge depuis longtemps sur la manière dont cet animal marin, cousin de la palourde, a pu développer un système nerveux aussi complexe.
Une équipe de l’Université de Vienne apporte une piste concrète dans une étude publiée le 9 octobre 2026 dans la revue Nature Communications. L’explication ne se trouve pas seulement dans les gènes eux-mêmes, mais aussi dans la façon dont l’ADN s’organise physiquement à l’intérieur des cellules. Attention toutefois : ces travaux explorent les origines du développement nerveux, sans démontrer directement pourquoi une pieuvre réussit un casse-tête.
Un ADN plié comme une rallonge électrique
Le matériel génétique des céphalopodes ne ressemble pas à une ligne droite bien ordonnée. Il se replie sur lui-même pour former une structure complexe en trois dimensions. Imaginez une longue rallonge électrique enroulée au fond d’un tiroir : ses deux extrémités peuvent finir par se toucher par accident. Quand l’ADN se plie de cette manière, des segments normalement très éloignés entrent en contact et peuvent influencer l’activité des gènes.
Il y a des centaines de millions d’années, l’ancêtre commun des pieuvres, des seiches et des calmars a vu de grandes sections de son ADN se briser avant de se recoudre dans un ordre complètement différent. Avec le temps, ces nouvelles connexions auraient tissé de vastes réseaux de régulation génétique, selon le mécanisme que les chercheurs appellent « l’enchevêtrement régulateur ».
Selon l’Université de Vienne, ces interactions peuvent progressivement devenir interdépendantes. L’intérêt de ce mécanisme est double : permettre de nouvelles façons d’activer les gènes, tout en préservant des fonctions essentielles. Il ne s’agit donc pas simplement d’un ADN mieux rangé, mais de relations entre ses différentes régions qui peuvent peser sur leur fonctionnement.
Cette recherche prolonge des travaux présentés par la même université en mai 2022. Ceux-ci avaient déjà mis en évidence une organisation très remaniée des chromosomes des céphalopodes et examiné ses liens avec leurs particularités biologiques. La nouvelle étude explore plus précisément la dimension spatiale de cette organisation, au-delà de la succession des gènes le long des chromosomes.
Des connexions différentes selon les espèces et les tissus
L’équipe autrichienne a cartographié l’ADN plié d’un calmar bobtail, d’une seiche et d’une pieuvre à deux points de Californie. La disposition générale reste similaire entre les trois animaux, mais la pieuvre présente des particularités. Son génome porte notamment les traces de réarrangements supplémentaires, associés à des connexions entre des régions autrefois séparées.
Pour étudier ces relations, les chercheurs ont croisé des cartes de contacts entre régions d’ADN avec des mesures de l’activité des gènes et de l’accessibilité de l’ADN. Cette comparaison permet d’examiner ensemble l’organisation du génome et son fonctionnement, plutôt que sa seule séquence.
Deux niveaux se distinguent, explique le communiqué universitaire. Les grands ensembles, appelés domaines de chromatine, restent relativement stables au cours de l’évolution. À une échelle plus fine, les boucles qui rapprochent des régions éloignées sont beaucoup plus variables selon l’espèce, le tissu ou le stade de développement. Elles se trouvent souvent près de gènes associés aux particularités des céphalopodes, notamment à leur système nerveux.
Une expérience génétique sur 25 embryons
Pour tester le rôle d’une région régulatrice dans le développement, l’équipe a mené une expérience sur des cousins du calmar bobtail, de l’espèce Euprymna berryi. Les chercheurs ont supprimé, avec CRISPR-Cas9, une petite séquence d’environ 1 000 lettres d’ADN située à l’intérieur d’une de ces zones connectées.
Les 25 embryons ainsi traités et examinés à un stade tardif ont tous montré des signes de retard de développement. Cinq d’entre eux ont développé un cerveau visiblement plus petit, surtout au niveau du lobe optique. Six autres présentaient un corps réduit et des bras plus courts. Cinq étaient gravement malformés ; neuf ne montraient pas d’autre anomalie morphologique manifeste. Vingt embryons non injectés servaient de témoins à ce stade.
Les analyses ont également révélé une baisse de l’activité de certains gènes situés à plusieurs millions de lettres de la séquence supprimée. Il s’agit d’une modification de leur expression, pas nécessairement d’une altération de leur propre séquence.
Ces observations soutiennent le rôle de cette région dans la régulation à distance et le développement nerveux. Elles ne constituent toutefois ni un test d’intelligence ni une manipulation de la seule forme de l’ADN : une séquence a bien été retirée. Le lien avec les capacités à résoudre des problèmes demeure une hypothèse évolutive, et non un résultat comportemental de cette expérience.
Sources : Nature Communications et Université de Vienne
