Le panda est un carnivore. Surprenant ? Qu’on se rassure : aux dernières nouvelles, cet animal débonnaire vit toujours tapi dans les forêts de bambous d’Asie, et ne s’est pas mû en féroce prédateur décimant des troupeaux de gazelles. Non, c’est un carnivore parce qu’il appartient à l’ordre des carnivores, aussi vrai que nous, nous sommes des primates. Le panda partage un ancêtre commun avec l’ours, le chien et le chat, ce qui le classe sans contestation possible dans l’ordre des carnivores. Mais c’est vrai, sur la photo de famille, il n’a pas l’air de se sentir vraiment à l’aise. Les auteurs d’une ébauche du séquençage de son génome, publiée en janvier dans le journal Nature, prétendent éclairer le régime alimentaire atypique de ce carnivore.
En effet, le panda est un carnivore végétarien. Ses ancêtres, à un certain point de leur évolution, ont tourné le dos à leurs frères chasseurs pour adopter un style de vie fondé presque exclusivement sur le mâchonnage des feuilles de bambou. Depuis, les pandas ne font plus que ça, du matin au soir. Chaque jour, un panda en captivité consacre en moyenne 14 heures à manger 40 kg de bambou.
Le panda est aussi un emblème national de la Chine populaire. Or, depuis le séquençage du premier génome de Mammifère en 2001 (celui de l’Homme), le patriotisme est déterminant dans le choix des programmes de séquençage : la France a séquencé le génome de la vigne en 2007, l’Australie celui du wallaby en 2008, et la Suède préparerait celui de l’épicéa. C’est dans ce contexte que Jingjing, star planétaire, mascotte des Jeux Olympiques de Pékin en 2008, a vu un groupe de chercheurs chinois se pencher sur son patrimoine génétique.
Concrètement, les chercheurs ont recueilli l’ADN qui constitue le génome de cette femelle panda de 3 ans. Ils l’ont segmenté en petits bouts qu’ils ont « lus » à l’aide d’un appareil appelé séquenceur. Ensuite, en assemblant toutes les petites « phrases » sorties du séquenceur, les chercheurs ont reconstitué un très long « texte », une succession ordonnée de 2,25 milliards de lettres A, T, G et C qui correspond à la presque totalité du génome de Jingjing. Comment lit-on un tel texte ? Les chercheurs l’ont tout simplement comparé avec les génomes du chien et de l’Homme et ils ont pu reconnaître bon nombre de gènes qui ressemblent à ceux déjà connus chez ces deux espèces : 19 000 fragments qui instruisent chacun la fabrication d’une protéine. Pour comprendre l’importance de ce texte, revenons sur ce que sont ces fameuses protéines.
On peut comparer les protéines à des objets dans un appartement. Chacune a une forme (sa structure) et une utilité (sa fonction). Il y a des protéines pour produire de l’énergie, d’autres pour créer un mouvement, d’autres encore pour transmettre un message… Dans chacune de nos cellules, des « chaînes d’assemblage » fabriquent en permanence les protéines dont nous avons besoin à l’aide des instructions qui sont contenues dans notre génome. Connaître la séquence du génome d’une espèce, c’est donc avoir entre les mains l’inventaire de tous les objets de l’appartement de quelqu’un. Y a-t-il un lit, une table, des chaises chez votre nouveau voisin ? Oui, certainement, car n’importe qui a ça chez soi… En conséquence, ces informations ne vous apprendront rien sur le mode de vie de votre voisin. En revanche, si vous y trouvez une cafetière, une édition annotée de l’Origine des Espèces ou une collection impressionnante de sex-toys, vous pourrez certainement formuler des hypothèses sur ses goûts, sur ce qu’il fait de ses journées, ou de ses nuits !
Grâce à la séquence de son génome, nous entrons enfin dans l’intimité du panda...
Intéressons-nous d’abord aux enzymes digestives, ces machines à transformer les aliments en nutriments pour les assimiler. On s’aperçoit alors que le panda, paradoxalement, a tout ce qu’il faut pour digérer un morceau de viande : il a conservé les enzymes de ses ancêtres amateurs de chair fraîche. Attention cependant : il arrive qu’on ait chez soi des objets qu’on n’utilise jamais, tel votre voisin qui déteste le café mais a gardé la cafetière oubliée par son ex. Pourtant, la règle d’or en matière d’évolution, c’est qu’un objet ne s’use que si on ne s’en sert pas : une protéine essentielle telle que l’hémoglobine est restée quasiment inchangée par des millions d’années d’évolution, tandis que les récepteurs de phéromones qui permettaient la détection à distance d’un partenaire sexuel ont massivement disparu de notre génome (comprenez qu’on a trouvé d’autres moyens tout aussi efficaces pour les remplacer). Si les enzymes digestives sont toutes restées intactes au cours de l’évolution du panda, c’est probablement qu’elles sont utiles aussi pour digérer les feuilles de bambous ou que, de temps à autres, le panda se permet des écarts. Et de fait, on sait qu’il se gratifie parfois, si l’occasion se présente, de quelques œufs d’oiseau.
Inversement, d’où vient la capacité du panda à digérer les feuilles de bambous ? Le génome de ses ancêtres carnivores ne contenait pas le code des enzymes requises pour digérer la cellulose. De même qu’il arrive de perdre une protéine dont on ne se sert pas, l’inverse peut se produire : une espèce, au cours de son évolution, peut gagner une nouvelle protéine qui apporte une nouvelle fonction. Là encore, le génome du panda apporte une information intéressante : il ne s’est pas enrichi de gènes susceptibles de coder les enzymes nécessaires. Ce résultat laisse penser que le panda sous-traite la digestion de la cellulose à des bactéries de sa flore intestinale : elles dégradent la cellulose en nutriments que l’intestin du panda absorbe ensuite. Cette stratégie n’a rien de révolutionnaire : les Ruminants le font, les termites le font, et il existe de nombreux autres exemples de coopération entre espèces, réunis sous le nom de « symbioses ». Dans le cas d’un changement brutal de régime alimentaire tel que celui qui s’est peut-être opéré au cours de l’évolution panda, la symbiose est un mécanisme beaucoup plus parcimonieux (donc plus probable et plus rapide) que l’apparition de plusieurs nouveaux gènes dans son génome.
Mais alors, me direz-vous, le génome du panda ne nous apprend rien sur ce qui fait de lui un Carnivore végétarien ! Certes, l’analyse « textuelle » des gènes du panda n’autorise qu’un survol de sa physiologie digestive ; c’est une approche qui présente des limites et qui identifie le panda à un Carnivore… carnivore. Mais les auteurs de l’article publié dans Nature ont eu l’idée de chercher au-delà des enzymes digestives en s’intéressant aux gènes qui permettent de détecter le goût des aliments.
Cette fois-ci le panda réservait une grande surprise : au cours de son évolution récente, il aurait perdu la perception d’un goût. La culture occidentale ne reconnaît classiquement que quatre saveurs fondamentales (sucré, salé, amer et acide). Néanmoins, les biologistes s’accordent à en ajouter une cinquième, bien distincte des quatre autres, le goût umami. C’est la saveur du glutamate, une petite molécule très abondante dans la viande, les fromages affinés et les champignons. Elle est si importante pour la saveur des aliments que pour rendre ses produits moins fades, l’industrie agro-alimentaire en ajoute des quantités colossales, au même titre que le sel. La première étape de la cascade d’événements moléculaires qui aboutit, dans le cerveau, à la perception du goût umami, a lieu à la surface de la langue. Le glutamate y est reconnu par une protéine chargée de le détecter et de transmettre un message, le récepteur du goût umami.
Deux gènes, nommés T1R1 et T1R3, guident la fabrication de ce récepteur chez la plupart des Vertébrés. Le panda, quant à lui, a hérité d’un gène T1R1 détérioré, appelé « pseudo-gène » : il reste reconnaissable, mais à deux endroits du gène, deux lettres se sont insérées (GG) et quatre autres ont disparues (GTGT). Les auteurs de l’étude sont formels : ces deux mutations, qui peuvent sembler minimes, rendent le gène aussi illisible qu’un disque rayé. Jingjing, ainsi que tous les pandas, sont donc privés de ce récepteur et ne perçoivent pas la saveur umami dans leur repas.
Comme bien souvent en matière d’évolution des espèces, on peut se demander qui de la poule ou de l’œuf est venu en premier. Une mutation fortuite a-t-elle conduit seule au changement de régime alimentaire des ancêtres du panda ? Cela semble peu probable, mais il n’est pas impossible que la perte de goût et d’appétence pour la nourriture carnée y ait participé. Inversement d’autres causes peuvent avoir conduit les ancêtres du panda à changer de régime ; le récepteur du goût umami, devenu obsolète, se serait-il alors usé au point de perdre sa fonction ? Quoi qu’il en soit, cet exemple illustre de façon frappante comment, à l’échelle de quelques millions d’années, l’évolution d’un comportement s’accompagne de l’évolution d’une poignée de gènes. Le pseudo-gène T1R1 de Jingjing fait penser à un objet en panne, oublié dans un coin de l’appartement de votre voisin : quelques millions d’années d’évolution supplémentaire et ce qui reste de T1R1 aura complètement disparu du génome du panda.
Avec la publication de cette séquence, on assiste aux premiers succès de ce qui va révolutionner la manière dont les biologistes appréhendent l’évolution des espèces : le séquençage rapide et bon marché. En dix ans les prix ont chuté : le génome de Jingjing n’a coûté « que » 0,9 millions de $. Séquencer et comparer le génome d’espèces ayant divergé récemment devrait permettre de mieux comprendre les mécanismes de spéciation. Comme l’illustre l’exemple du panda, l’évolution récente laisse des traces dans le génome, et l’étudier relève de plus en plus d’une sorte d’archéologie.
Bien sûr, tout n’est pas dit sur l’histoire évolutive du panda. D’autres défis attendent les spécialistes du panda : on estime qu’il ne reste plus que 3 000 pandas en liberté. Leur conservation se heurte à deux obstacles majeurs, la destruction de leur habitat et leur faible taux de reproduction. En effet la libido du panda est proche de zéro ; lorsque toutefois, en captivité, le miracle se produit, le petit est retiré à sa mère illico pour lui prodiguer les soins car elle l’abandonne dans la plupart des cas… L’objectif conservationniste du programme de séquençage, revendiqué par l’équipe chinoise, se traduira-t-il par des avancées pour la survie de l’espèce ? Il faudra, dans les années à venir, comprendre pourquoi les pandas se détournent autant du sexe… L’analyse de son génome apportera-t-elle de nouveaux outils pour faciliter leur reproduction ? Pour certains, le high-tech est superflu et les vieilles méthodes suffisent : dans la plupart des zoos, c’est du « porno pour pandas » qui est diffusé pour tenter de réveiller la flamme des pensionnaires.
