Le génome du lièvre ibérique garde la mémoire d'un "fantôme" du passé
Publié par Isabelle le 22/09/2018 à 12:00
Une étude internationale menée au CIBIO/InBio (Portugal) et à l'Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (Université de Montpellier / CNRS / EPHE / IRD), parue dans la prestigieuse revue Genome Biology, montre que le lièvre ibérique possède de nombreux fragments de génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome...) du lièvre variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une...), une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la...) arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux abords du cercle polaire. Elle se situe à l'opposé de...) pourtant non présente dans la péninsule ibérique. Certains de ces fragments ont même envahi les populations ibériques. L'étude explique comment et pourquoi de tels envahissements ont pu se produire, illustrant les conséquences positives et négatives possibles de l'hybridation interspécifique.


Le lièvre ibérique (Lepus granatensis). Crédit: Pedro Moreira


Le lièvre variable (Lepus timidus) dans son pelage hivernal, le rendant moins visible par les prédateurs sur la neige. Crédit: Claudio Spadin

Une histoire d'invasion et remplacement d'espèces

Il y a 20 000 ans, le lièvre variable (Lepus timidus) était présent dans le nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de la péninsule, au climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de...) alors arctique. Le lièvre ibérique (Lepus granatensis) était cantonné au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de la péninsule, au climat plus clément. Le réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou réchauffement global, est un phénomène...) postglaciaire lui a permis de coloniser le nord, où il a progressivement remplacé le lièvre variable tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en s'hybridant au passage, et jusqu'à l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) de ce dernier. Les auteurs ont simulé les échanges génétiques qui se produiraient sous le seul effet d'un tel remplacement invasif avec hybridation. Les écarts des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire,...) par rapport à ces prédictions leur ont permis de révéler les facteurs favorisant ou au contraire empêchant de telles introgressions génétiques.

Des femelles casanières et des mâles colonisateurs

Ce sont principalement les mâles qui ont opéré cette colonisation: en effet le génome mitochondrial (transmis uniquement par les femelles) est resté de type variable dans le nord. Par contre pour le génome nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) (à transmission biparentale), les croisements successifs avec des mâles ibériques ont conduit au remplacement quasi-complet du génome variable par l'ibérique. La forte présence du génome mitochondrial arctique dans le nord serait donc le résultat d'un processus accidentel, un simple témoin de la présence passée d'une espèce arctique.


La fréquence de génomes mitochondriaux d'origine arctique chez le lièvre ibérique. Sur cette carte de la péninsule ibérique, la zone gris clair représente l'aire de distribution actuelle du lièvre ibérique (Lepus granatensis). Chaque camembert donne la fréquence, dans une population de cette espèce, d'individus porteurs de la mitochondrie du lièvre variable, L. timidus (secteur noir du camembert). On ne les trouve que dans la moitié nord de la péninsule, avec une fréquence croissante en s'approchant des Pyrénées. Le lièvre variable était présent dans le nord de la péninsule à la fin de la dernière glaciation (Une glaciation ou période glaciaire est à la fois une phase paléoclimatique froide et une période géologique de la Terre durant laquelle une part...), et le lièvre ibérique l'a progressivement remplacé depuis son refuge méridional, à la faveur du réchauffement climatique. Nous voyons ici les "fantômes" de l'hybridation qui a accompagné cette invasion.
D'après doi: 10.1038/srep40788 (2017).Crédit: Pierre Boursot

Les méfaits de l'hybridation

Le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de...) des génomes nucléaires a été fortement empêché par la sélection naturelle contre les combinaisons hybrides maladaptées, si bien que malgré ces hybridations répétées, le génome nucléaire du lièvre ibérique ne contient que quelques pourcents du génome variable. Les effets de l'hybridation répétée auraient donc été principalement négatifs.

Les bienfaits de l'hybridation

Toutefois dans un petit nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de régions génomiques, c'est le génome variable qui prévaut largement, ce qui montre qu'il est favorable. Ces régions contiennent de nombreux gènes impliqués dans l'immunité innée. L'introgression génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) aurait ainsi aidé le lièvre ibérique à lutter contre les maladies parasitaires durant son périple (Avant de désigner un voyage (agréable ou non, court ou long, sur mer ou non, effectif ou spirituel) et ce que celui-ci peut compter comme escales, rencontres et aventures, le périple (littéralement "navigué autour" en grec...) nordique. Ces régions génomiques fortement introgressées contiennent également des gènes impliqués dans la fertilité (Pour le sens commun, la fertilité désigne à la fin du XXe siècle la capacité des personnes, des animaux ou des plantes à produire une descendance viable et abondante. Le terme était...) mâle. Les auteurs émettent l'hypothèse que ceci compenserait les effets délétères des mitochondries variables sur la fertilité des mâles ibériques.

Le bilan

L'étude suggère ainsi trois causes et conséquences possibles des échanges génétiques entre espèces: l'accident démographique (avec effets secondaires potentiellement négatifs), la compensation des effets négatifs de ces accidents, et l'adaptation à l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...) (effets positifs). Les espèces n'évoluent pas indépendamment les unes des autres mais échangent fréquemment et parfois massivement du matériel génétique, pour le meilleur et pour le pire.

Cette étude résulte d'une thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard du sujet ou du...) en co-tutelle entre les universités de Porto et de Montpellier, soutenue par Fernando Seixas, et co-encadrée par José Melo-Ferreira (CIBIO) et Pierre Boursot (ISEM), dans le cadre du Laboratoire International Associé "Biodiversity and Evolution" du CNRS-INEE.

Références publication:
Seixas FA, Boursot P, Melo-Ferreira J. The genomic impact of historical hybridization with massive (Le mot massif peut être employé comme :) mitochondrial DNA introgression. Genome Biology. 2018;19(1):91. doi: 10.1186/s13059-018-1471-8.

Contact chercheur:
Pierre BOURSOT - 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 Theoretical Physics est un tel institut.) des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM) (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Montpellier / IRD / EPHE)
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