Les embryons multicolores des araignées d'eau
Publié par Isabelle le 10/09/2019 à 14:00
Source: CNRS INSB
Les couleurs animales sont mal connues chez les embryons. Une étude parue dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences révèle une variété de coloration embryonnaire chez des punaises vivant sur l'eau. Les dessins jaune et rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) de ces embryons pourraient dissuader prédateurs et parasites. Ces couleurs sont dues à l'activation (Activation peut faire référence à :) dans les pattes et les antennes de gènes qui contrôlent normalement la pigmentation des yeux. Ce modèle montre comment la reconversion d'une voie biochimique peut générer la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et celle des gènes dans l'espace...) des couleurs animales au cours de l'évolution.


Figure: Diversité de coloration embryonnaire chez neuf espèces de punaises semi-aquatiques. Toutes ont les yeux rouges. De gauche à droite: Microvelia americana, Microvelia paludicola, Oiovelia cunucunumana (sans coloration extra-oculaire), Gerris buenoi (chorion non transparent), Neogerris hesione, Neogerris magnus, Limnogonus franciscanus, Limnoporus dissortis, Limnogonus aduncus. © Aidamalia Vargas-Lowman

Chez les animaux, les couleurs ont de nombreuses fonctions vitales (Les Vitales sont un ordre de plantes dicotylédones. Cet ordre a été réintroduit dans la Angiosperm Phylogeny Website et ne comprend qu'une seule famille :), comme la protection contre les UV, la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) corporelle, le camouflage ou encore la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) de partenaires sexuels. Alors que les colorations animales sont très étudiées chez les adultes, l'origine et le rôle des couleurs embryonnaires sont mal connus.

Les embryons des punaises semi-aquatiques, improprement connues sous le nom "d'araignées d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.)", arborent des couleurs vives dont l'origine vient d'être élucidée par cette étude. Les chercheurs ont découvert une impressionnante diversité de coloration dans les embryons de plusieurs espèces de punaises semi-aquatiques venues essentiellement des Amériques. Aux stades larvaire et adulte, ces insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur environnement (association loi de 1901),...) aux yeux rouge sombre ont en général un dos (En anatomie, chez les animaux vertébrés parmi lesquels les humains, le dos est la partie du corps consistant en les vertèbres et les côtes. Les dorsaux...) sombre et un ventre clair qui les rend furtifs dans leur habitat, à l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir fonctionner correctement.) entre l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...) et l'eau. À l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que...), leurs embryons présentent une variété de dessins jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) et rouge vif bien visibles à travers leur coque transparente. Cette coloration pourrait avoir un rôle de signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les...) visuel pour dissuader les prédateurs et les guêpes parasites, protégeant ainsi les oeufs vulnérables qui restent collés à leur support immergé durant une ou deux semaines, selon les espèces.

L'analyse génétique (Une analyse génétique est une technique d'analyse du génome des cellules d'un organisme. Les analyses génétiques se pratiquent sur tout...) a montré que les punaises semi-aquatiques produisent ces couleurs embryonnaires grâce à l'activation dans les pattes et les antennes d'une voie biochimique qui produit normalement des pigments visuels rouges dans les yeux. L'utilisation de méthodes de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des...) analytique a permis de détecter le pigment rouge érythroptérine et le pigment jaune xanthoptérine dans les embryons de deux espèces différentes.

L'étude évolutive, fondée sur l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) de 34 espèces, a permis de révéler que l'ancêtre de ce groupe présentait déjà une coloration embryonnaire jaune il y a environ 200 millions d'années. Par la suite, la pigmentation rouge des pattes ou des antennes est apparue au moins six fois indépendamment par évolution convergente. Ces découvertes établissent un modèle pour rechercher comment la reconversion d'une voie biochimique peut générer la biodiversité des couleurs animales.

Pour en savoir plus:
Cooption of the pteridine biosynthesis pathway underlies the diversification of embryonic colours in water striders.
Vargas-Lowman A., Armisen D., Floriano C., Cordeiro I., Viala S., Bouchet M., Bernard M., Le Bouquin A., Santos E., Berlioz-Barbier A., Salvador A., Moreira F.,Bonneton F. and Khila A.
Proc Natl Acad Sci U S A. September 4. 2019. doi.org/10.1073/pnas.1908316116

Contact chercheur:
Abderrahman Khila - Directeur de recherche CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) de Génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non plus limitée à celle d'un seul gène. La...) Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a été...) de Lyon (IGFL) - (CNRS/ENS Lyon/Univ Claude Bernard)
abderrahman.khila at ens-lyon.fr

François Bonneton - Maître de conférences à l'Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon (IGFL) - (CNRS/ENS Lyon/Univ Claude Bernard)
francois.bonneton at ens-lyon.fr
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