Un super gène rend une araignée mâle super virile

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Chez O. gibbosus les mâles bossus ont une structure de tête complexe avec des glandes et des poils sensoriels : ce sont des « mâles super virils ». (Photo: Gilbert Loos)
23/12/2021
Un super gène rend une araignée mâle super virile
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Reinout Verbeke

Des biologistes de l’Institut royal des Sciences naturelles de Belgique ont découvert auprès d’une espèce d’araignée que les mâles « virils » ont un ensemble de gènes que les mâles plus efféminés n’ont pas. L’étude dans Nature Ecology & Evolution montre comment des individus mâles d’une même espèce développent une apparence complètement différente. « Nous avons constaté qu’au cours de l’évolution, des gènes se sont retrouvés groupés et forment un « super gène » qui est hérité en un seul bloc », dit Frederik Hendrickx (IRSNB). Porter ce super gène ou non est ce qui fait la différence entre les mâles à l’aspect très masculin et les mâles féminins de cette espèce.

Dans la nature, on trouve parfois deux « types » différentes au sein d’une même espèce et d’un même genre. Par exemple, dans une espèce de primevères, on trouve des spécimens avec des anthères élevés au-dessus du stigmate et d’autres avec des anthères plus profondément enfuis dans la tige, ou encore des demoiselles et des papillons avec des motifs colorés différents. C’est aussi le cas pour l’araignée Oedothorax gibbosus. Il y a deux types de mâles distincts : le « plat » et le « bossu ». Les mâles plats ressemblent plus aux femelles et maturent plus vite, leur permettant d’être les premiers à fertiliser les femelles. Les mâles bossus ont une structure de tête complexe avec des glandes et des poils sensoriels qui peuvent inciter des femelles déjà fécondées de s’accoupler avec eux : ce sont des « mâles super virils ».

Selon le biologiste de l’évolution Frederik Hendrickx, « La différence entre ces deux types de mâles est énorme, au moins aussi importante que la différence entre deux espèces, comme un tigre et un lion. Quand les tigres se reproduisent avec les lion, on obtient des formes intermédiaires – des tigrons (ou ligres), avec des caractéristiques de tigres et de lions – parce que leurs gènes sont brassés comme un jeu de cartes. Mais chez certaines espèces, comme cette araignée, on garde deux types bien distincts. « Comment cela est-il possible ? C’est un grand mystère pour la biologie de l’évolution. Les araignées gibbosus sont une belle opportunité pour comprendre comment cela se passe génétiquement. »

Super gène

Les chercheurs ont criblé le génome et constaté que les mâles bossus possèdent un groupe de gènes qui manquent aux autres mâles. Ce groupe consiste en une série de gènes que l’on trouve aussi ailleurs dans le génome. La sélection naturelle en a créé des copies soigneusement alignées afin que les descendants les reçoivent en un bloc. « Le génome semble être particulièrement dynamique », explique Hendrickx. « Les gènes qui contribuent aux mêmes caractéristiques peuvent être déplacés et regroupés afin d’être hérités en un seul paquet. Ceci a été très révélateur. »

Ce set de gènes appelé « super gène » explique non seulement la différence entre les deux types de mâles, mais aussi pourquoi on ne trouve pas de forme intermédiaire, hybride. Seulement les gènes nécessaires au développement des mâles bossus sont regroupés ensemble dans ce super gène. Les mâles plats peuvent parfaitement vivre sans les gènes en question. Ceci explique pourquoi la population est divisée en deux types : d’une part les mâles ultra-virils et d’autre part, les mâles efféminés.

Réaction en chaine

Quand les biologistes de l’évolution ont analysé d’encore plus près ce super gène, ils ont constaté qu’un des gènes dans ce super gène est une copie du gène doublesex. Toutes les espèces animales – nous y compris – possèdent ce gène. Doublesex est un facteur de transcription : il active ou désactive d’autres gènes. « C’est un grand bouton ON pour les caractéristiques typiquement mâles. Si le gène doublesex est désactivé chez les souris, les mâles développent un organe ressemblant aux ovaires », dit Hendrickx.

Le développement des caractéristiques mâles chez les araignées gibbosus s’opère selon une réaction en chaine : les chromosomes sexuels activent le gène doublesex, qui lui-même active les gènes responsables des caractéristiques mâles, à la fois dans le super gène et en dehors de celui-ci. Les mâles plats n’ont pas le super gène découvert ici, et n’ont donc pas ce bouton ON supplémentaire. Ils ne développent pas les caractéristiques mâles supplémentaires : pas de bosse, pas de glandes supplémentaires et pas de poils. « Dans la plupart des espèces, le développement sexuel dépend de beaucoup plus que des chromosomes sexuels. C’est une cascade de gènes qui sont activés ou désactivés. Un seul maillon en plus ou en moins peut faire une différence de taille. »

Boite à outils

Les mâles plats diffèrent malgré tout significativement des femelles. Ils ont un organe sexuel masculin, produisent du sperme et peuvent procréer. C’est à cause des cinq autres gènes doublesex qui sont situés ailleurs dans le génome et qui engendrent les caractéristiques masculines de base.

« On peut voir le super gène comme une boite à outils : au cours de l’évolution, de plus en plus de gènes ont atterri dans cette boite à outils. Un gène doublesex supplémentaire ainsi que d’autres gènes responsables de caractéristiques mâles distinctes ont été ajoutés à la boite à outils car ils offraient un avantage certain. Les araignées possédant le super gène développent des caractéristiques mâles supplémentaires. Ceux qui n’ont pas hérité de cette boite à outils ne développent que les caractéristiques mâles de base. »

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