En Méditerranée, un petit oursin violet pourrait obliger les biologistes à revoir leur manière de définir un cerveau.
Une équipe internationale a analysé l’organisation cellulaire de Paracentrotus lividus, l’oursin violet commun dans la mer Méditerranée. L’étude, publiée dans la revue scientifique Science Advances, décrit un système nerveux réparti dans l’ensemble de son corps, avec une organisation génétique qui rappelle par certains aspects celle d’un cerveau.
Un oursin méditerranéen loin d’être élémentaire
Avec ses piquants et sa forme ronde, l’oursin violet ne donne pas l’image d’un animal doté de capacités sensorielles élaborées. Pourtant, les chercheurs ont observé chez lui une organisation nerveuse bien plus complexe que celle généralement attribuée aux échinodermes, le groupe qui rassemble aussi les étoiles de mer.
L’espèce vit dans toute la Méditerranée ainsi que sur une partie des côtes du nord-est de l’Atlantique. Elle se nourrit d’algues et d’herbiers marins. Ce régime fait d’elle un acteur important des récifs et des fonds rocheux : lorsqu’ils sont très nombreux, les oursins peuvent brouter une grande partie de la végétation et laisser des zones pauvres en plantes.
L’animal est aussi pêché et consommé dans plusieurs pays méditerranéens. Comprendre sa biologie ne relève donc pas seulement de la recherche fondamentale. Cela peut aussi aider à mieux étudier sa réaction aux changements qui touchent les milieux côtiers.
Les scientifiques n’affirment pas que l’oursin pense comme un humain. Ils montrent que son système nerveux possède une organisation répartie, riche et inattendue.
Une cartographie cellule par cellule
Pour examiner les jeunes oursins après leur métamorphose, les chercheurs ont utilisé le séquençage de l’ARN à noyau unique. Cette méthode permet d’identifier les gènes actifs dans chaque noyau cellulaire, puis de distinguer les différents types de cellules présents dans un organisme.
Grâce à cette cartographie, l’équipe a identifié huit grands groupes cellulaires. Dans le système nerveux seul, elle a distingué 29 familles de neurones. Parmi elles figurent 15 types de cellules sensibles à la lumière.
Nombre de ces neurones utilisent des familles de gènes également mobilisées chez les vertébrés pour former et faire fonctionner les cellules nerveuses et les rétines. Ce constat ne signifie pas que l’oursin possède un cerveau identique au nôtre. Il indique que des mécanismes biologiques comparables peuvent servir à construire des réseaux nerveux selon des architectures très différentes.
Jack Ullrich Lüter, l’un des premiers auteurs de l’étude, résume ainsi les résultats : « Nos résultats montrent que des animaux sans système nerveux central conventionnel peuvent tout de même développer une organisation semblable à celle d’un cerveau. »
Les principaux résultats de l’analyse
- Huit grands groupes de types cellulaires ont été recensés.
- Le système nerveux comprend 29 familles neuronales distinctes.
- Les chercheurs ont identifié 15 types de cellules photoréceptrices.
- Des gènes associés aux neurones et aux rétines des vertébrés sont actifs chez l’oursin.
- La sensibilité à la lumière semble répartie sur une grande partie de la surface corporelle.
Un corps organisé comme une vaste tête
L’un des aspects les plus surprenants concerne l’organisation génétique de l’animal. Chez de nombreux animaux, certains gènes servent notamment à différencier les régions correspondant à la tête et au tronc. Chez l’oursin violet, les gènes associés au tronc apparaissent surtout dans les organes internes, comme l’intestin et le système aquifère.
La majeure partie de la surface extérieure de l’oursin semble, elle, suivre un programme génétique proche de celui d’une tête. Les chercheurs décrivent ainsi un animal dont l’enveloppe corporelle est largement organisée selon cette identité, sans région du tronc clairement dessinée à l’extérieur.
Cette répartition aide à comprendre pourquoi le système nerveux ne se concentre pas dans une tête, comme chez les mammifères, les poissons ou les insectes. Chez l’oursin, les cellules nerveuses et sensorielles forment un réseau étendu autour de la coquille, sous les piquants et à la surface du corps.
Voir sans avoir d’yeux
Les oursins n’ont pas d’yeux au sens classique du terme. L’étude montre pourtant que leur surface corporelle abrite des cellules photoréceptrices capables de percevoir la lumière. Ces cellules produisent plusieurs opsines, des protéines qui captent la lumière et qui jouent aussi un rôle central dans la vision des vertébrés.
Les chercheurs ont notamment décrit un type cellulaire associant la mélanopsine à une opsine de type Go. Cette combinaison suggère une capacité de perception lumineuse élaborée, même si l’animal ne forme pas nécessairement une image détaillée de son environnement.
Une grande partie de son système nerveux paraît elle-même réagir à la lumière. L’oursin pourrait donc recueillir des informations visuelles sur une large portion de sa peau, plutôt que par deux organes spécialisés. Il ne se déplacerait pas simplement au hasard sur les fonds marins : son corps entier pourrait lui fournir une perception générale de ce qui l’entoure.
Ce que cette étude change en France
La question concerne aussi les côtes françaises de Méditerranée, qui appartiennent à l’aire maritime où vit l’oursin violet. Les herbiers et les fonds rocheux méditerranéens abritent de nombreux organismes dont les relations influencent l’état des habitats côtiers.
Cette étude ne modifie pas une règle ou une pratique de gestion en France. Elle apporte plutôt un élément utile pour les recherches consacrées au comportement des oursins, à leur résistance au réchauffement de l’eau, à la pollution ou aux perturbations du milieu. Mieux connaître leurs réactions peut aider les scientifiques à évaluer l’évolution de certains écosystèmes marins.
Lorsque les oursins deviennent très abondants, leur consommation d’algues et de végétation peut transformer l’apparence d’un récif. À l’inverse, les pressions exercées sur leurs populations peuvent affecter l’équilibre des habitats où ils vivent. Leur système nerveux pourrait donc intéresser autant les biologistes du développement que les spécialistes de l’écologie marine.
Ni intelligence humaine ni organisme passif
Les auteurs restent prudents sur la portée de leurs résultats. Une organisation nerveuse semblable à celle d’un cerveau ne permet pas, à elle seule, de conclure que l’oursin est intelligent au sens humain. L’étude ne tranche pas non plus les questions de pensée, de conscience ou de ressenti.
Elle rappelle surtout qu’il n’existe pas un modèle unique de système nerveux complexe. Les poulpes possèdent de nombreux neurones dans leurs bras, qui peuvent assurer des mouvements complexes avec une certaine autonomie. Les étoiles de mer coordonnent leurs déplacements grâce à un anneau nerveux et à des nerfs disposés le long de leurs bras.
L’oursin violet apporte une autre configuration : un réseau nerveux diffus, associé à un programme génétique qui évoque celui d’un cerveau sur une grande partie du corps. Cette singularité invite à regarder autrement les animaux marins souvent réduits à leur apparence immobile ou primitive.
Le terme « photorécepteur » désigne une cellule qui détecte la lumière. Chez l’oursin, ces cellules ne composent pas un œil comparable à celui d’un humain. Elles pourraient fournir des indices sur la luminosité, les ombres ou les changements dans l’environnement immédiat, informations utiles pour un animal vivant près du fond marin.
