Comment obtenir de grandes jambes

Publié par Adrien le 13/05/2021 à 09:00
Source: CNRS INSB
Les traits sexuels secondaires exagérés, comme les bois des cervidés ou la queue du paon, jouent un rôle important dans la sélection sexuelle car ils augmenteraient l'attractivité ou la dominance des mâles qui les portent. Les scientifiques ont découvert que, chez les mâles d'une punaise d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) appelé BMP11 régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) la croissance extrême de la patte chez les mâles dominants qui l'utilisent comme arme pour dominer un territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en...) d'accouplement. Ce même gène augmente aussi l'agressivité (L'agressivité est une modalité du comportement des êtres vivants et...) des mâles dominants, montrant que des traits morphologiques et comportementaux peuvent partager la même base génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...). Ces résultats sont publiés dans la revue Plos Biology.

La sélection sexuelle (La sélection sexuelle constitue l'un des deux mécanismes de la théorie de...), initialement formulée par Darwin dans son livre 'The decent of man', est un processus qui génère au cours de l'évolution une divergence, parfois spectaculaire, entre les deux sexes d'une même espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...). L'effet de la sélection sexuelle est manifeste sur certains traits sexuels secondaires, dits exagérés, qui sont répandus dans la nature ; tels que les bois de cervidés, la queue du paon ou les cornes des mâles scarabées.

Ces caractères sexuels exagérés se développent souvent selon une relation, dite d'hyper-allométrie, selon laquelle le trait croît de manière disproportionnée par rapport au corps. Ce phénomène peut être étudié en déterminant la pente d'allometrie (rapport de la taille du trait étudié par rapport à celle du corps) dans une population d'individus de la même espèce. Les traits sexuels exagérés sont caractérisés par une pente d'allométrie d'une valeur supérieure à 1. Ils jouent un rôle important dans la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage...) en augmentant l'attractivité des femelles pour les mâles qui les portent.

Bien que ce phénomène attire l'attention des scientifiques depuis des siècles, nos connaissances sur les mécanismes génétiques et développementaux qui favorisent l'évolution de ces traits restent modestes. Dans ce travail, les scientifiques ont étudié les mécanismes évolutifs et génétiques favorisant la croissance exagérée des pattes postérieures chez les mâles d'une punaise d'eau appelée Microvelia longipes. Les mâles dominants possèdent des pattes faisant trois fois la taille de celles d'autres mâles, et utilisent ces pattes comme arme pour défendre leur territoire d'accouplement.


Males normaux: Un grand mâle dominant garde l'objet flottant utilisé par les femelles pour pondre les oeufs. Un petit mâle s'approche pour rentrer en compétition pour l'objet flottant. Le mâle dominant d'un coup de patte arrière (trait exagéré) envoi le rival s'envoler loin de l'objet. Note: les femelles s'accouplent toujours avec le mâle qui garde l'objet avant de pondre leurs oeufs.

Mâles BMP11: Ce sont des mâles auquel nous avons inactivé le gène BMP11. Il en résulte des mâles de petite taille mais surtout avec de pattes arrière plus courte que d'habitude. Ces mâles s'agglomèrent autours d'une même femelle (En biologie, femelle (du latin « femella », petite femme, jeune femme) est le...) (au milieu) et essayent de s'accoupler sans montrer de l'agressivité envers les autres mâles.

© William Toubiana

Les chercheurs ont découvert qu'un gène appelé BMP11 (Growth differentiation Factor 11) est impliqué dans la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) de la relation de croissance entre les pattes et le corps chez le mâle mais pas chez la femelle. Lorsqu'on inactive BMP11 expérimentalement, la croissance du corps chez les mâles et les femelles se trouve ralentie et les individus qui résultent de cette expérience sont plus petits que la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...). Cependant, les mâles issus de cette expérience ont des pattes significativement plus courtes que la normale alors que les pattes des femelles ne montrent proportionnellement aucun défaut de croissance. Ce rôle de BMP11 dans la régulation du trait exagéré (taille des pattes) est spécifique à Microvelia longipes, puisque le même gène n'a pas d'effet sur l'allometrie des pattes et du corps chez d'autres espèces.

Les mâles de Microvelia longipes entrent en compétition pour les femelles de manière intense car la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) de combats entre males est dix fois plus élevée qu'avec une espèce proche appelée Microvelia pulchella. Comme BMP11 est impliquée dans la croissance de la patte qui, elle-même, est utilisée comme arme dans les combats de dominance entre mâles, les chercheurs ont testé l'hypothèse selon laquelle ce gène aurait aussi un rôle dans l'agressivité. Pour ce faire, ils ont observé le comportement de mâles chez lesquels le gène BMP11 a été partiellement inactivé. Étonnamment, ces mâles ne s'engagent plus dans les combats pour défendre leur territoire ; ils s'agglomèrent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'une même femelle pour essayer de s'accoupler, ignorant les mâles rivaux. Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) montre que ce gène a non seulement un rôle dans le développement de la patte utilisée comme arme par les mâles, mais régule également le comportement lié à son usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) dans les combats.

Cela démontre qu'un gène développemental comme BMP11 peut être impliqué dans de multiples caractères dont la combinaison (Une combinaison peut être :) favoriserait le succès reproductif chez les mâles et l'apparition de traits sexuels secondaires exagérés.

Pour en savoir plus:
The growth factor BMP11 is required for the development (Development est une revue scientifique bimensuelle à comité de lecture couvrant tous les...) and evolution of a male
exaggerated weapon and its associated fighting behavior in a water strider
Toubiana W, Armisen D, Viala S, Decaras A, Khila A.
Plos Biology 11 mai 2021. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001157

laboratoire
Institut de Genomique Fonctionelle de Lyon (ENS de Lyon/CNRS/Université Claude Bernard/Inrae)
32-34 Avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un...) Tony Garniere, 69007, Lyon.
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