Une équipe de recherche internationale a découvert divers mécanismes générant la diversité génétique chez les acariens asexués, garantissant leur survie. Cette étude a été publiée dans Science Advances.
Des chercheurs de l'Université de Cologne, en collaboration avec des institutions partenaires internationales, ont examiné la reproduction asexuée chez les acariens cornus à l'aide de techniques avancées de séquençage génomique. Ils ont constaté que la clé de l'évolution sans sexe chez les acariens cornus réside dans le développement indépendant de leurs deux copies de chromosomes, un phénomène connu sous le nom d'effet 'Meselson'. L'équipe a identifié plusieurs mécanismes contribuant à la diversité génétique dans les ensembles de chromosomes, assurant ainsi l'évolution de l'acarien.
Comme les humains, les acariens cornus possèdent un ensemble chromosomique diploïde. Cependant, contrairement aux humains, l'acarien cornus Platynothrus peltifer se reproduit parthénogénétiquement : les mères produisent des filles à partir d'œufs non fécondés, ce qui donne lieu à une société entièrement féminine. Grâce à des analyses génomiques d'acariens individuels, les chercheurs ont pu examiner les différences accumulées entre les copies de chromosomes et analyser leur signification pour la survie de l'acarien. Les résultats de cette étude, financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG), ont été publiés sous le titre 'Les dynamiques génomiques à l'échelle chromosomique révèlent des signatures de l'évolution indépendante des haplotypes chez l'acarien asexué ancien Platynothrus peltifer' dans le journal Science Advances.
Le sexe est un moteur central de l'évolution, fournissant diversité génétique et aidant les organismes à s'adapter aux conditions environnementales changeantes. En revanche, l'absence de sexe peut entraîner une stagnation génétique et une extinction, selon la théorie évolutive dominante. Cependant, Platynothrus peltifer contredit ces règles, ayant existé pendant plus de 20 millions d'années entièrement sans sexe. Les acariens cornus asexués produisent leur descendance féminine à partir d'œufs non fécondés sans contribution des mâles. Selon le mécanisme de restauration de l'ensemble chromosomique diploïde, la descendance peut hériter de toutes ou d'une partie des variantes génétiques (allèles) de la mère, devenant potentiellement des 'clones complets' de la mère.
Chez les acariens cornus, les deux copies de l'ensemble chromosomique se développent indépendamment, créant un espace expérimental pour l'émergence de nouvelles variantes génétiques tout en préservant des informations cruciales. Une différence particulièrement notable est observée dans l'expression génique, indiquant quelles copies de gènes sont plus actives. Ces différences facilitent des réponses rapides aux changements environnementaux, offrant un avantage sélectif.
De plus, le transfert horizontal de gènes (HGT) joue un rôle, impliquant le transfert ou l'acquisition de matériel génétique en dehors de la reproduction sexuelle. 'Le transfert horizontal de gènes, où des gènes peuvent même être transférés d'organismes éloignés, fonctionne comme l'ajout de nouveaux outils à une boîte à outils existante. Certains de ces gènes semblent aider l'acarien à digérer les parois cellulaires, élargissant ainsi son éventail alimentaire,' explique la première auteur de l'étude, Dr. Hüsna Öztoprak de l'Institut de zoologie de l'Université de Cologne.
Les éléments transposables (TE), également connus sous le nom de 'gènes sautants', jouent un rôle important dans ce contexte. Les TE se déplacent à l'intérieur du génome comme des chapitres insérés dans une nouvelle histoire, pouvant modifier le récit. Notamment, l'activité de ces TE diffère entre les deux copies de chromosomes. Alors qu'ils sont actifs sur une copie et peuvent induire des changements dynamiques, ils restent largement inactifs sur l'autre.
Cette étude fournit de nouvelles perspectives sur les stratégies de survie des organismes asexués. L'évolution asexuée est soutenue par diverses sources de diversité génétique, que l'équipe de recherche met en avant. 'Dans de futurs projets de recherche, nous visons à découvrir s'il existe d'autres mécanismes significatifs pour l'évolution sans sexe,' déclare Dr. Jens Bast, responsable de groupe Emmy Noether à l'Université de Cologne.