La reproduction asexuée est courante chez les animaux comme les étoiles de mer, les vers des grands fonds et les phasmes, mais chez les vertébrés, c’est une rareté. Un processus appelé parthénogenèse permet à certaines femelles de fertiliser un ovule avec leur propre matériel génétique, produisant une progéniture par « naissance vierge ». Les scientifiques ont supposé que les vertébrés qui se reproduisent habituellement sexuellement se tournent vers la parthénogenèse comme un « passage de la grêle », un ultime effort de reproduction lorsqu’il n’y a pas assez de partenaires pour tout le monde.
Cependant, une étude récente a révélé un exemple de requin zèbre femelle dans un aquarium se reproduisant par parthénogenèse, même s’il y avait des mâles reproducteurs sains dans le même enclos. Cette découverte a des implications non seulement pour les soins continus des requins zèbres dans les zoos et les aquariums, mais aussi pour les efforts de conservation axés sur leurs homologues sauvages.
« Nous savons depuis plusieurs années que la parthénogenèse se produit chez des animaux comme les requins, mais certains aspects restent inconnus, comme pourquoi cela se produit et ce qui le déclenche », explique Kevin Feldheim, chercheur au Field Museum de Chicago et auteur correspondant de l’étude. « Ce dernier article n’est qu’une étape supplémentaire pour comprendre pourquoi ces ‘naissances vierges’ se produisent. »
L’étude, publiée dans le Journal de biologie des poissonsse concentre sur les requins zèbres en voie de disparition au Shedd Aquarium de Chicago.
« Alors que nous avons commencé à voir une reproduction réussie des requins zèbres à Shedd en 2004, nous avons également commencé des tests génétiques pour confirmer lesquels des requins étaient les parents de la progéniture », explique Lise Watson, directrice adjointe des opérations animales et des habitats au Shedd Aquarium et un auteur de l’étude. « En confirmant la lignée de la progéniture, nous pourrions prendre des décisions plus judicieuses sur les futurs efforts de reproduction afin de maintenir une diversité génétique maximale tout en soutenant le plan de survie des espèces de l’Association des zoos et aquariums pour les requins zèbres. »
L’exposition Wild Reef de Shedd comprend un immense habitat du sol au plafond contenant une variété de requins, y compris des requins zèbres. En 2008, Watson et ses collègues ont remarqué une couvée d’œufs ; ils les ont déplacés dans une pépinière dans les coulisses pour éclore en toute sécurité. Lorsque les bébés requins ont éclos, Jean Dubach de l’Université Loyola a analysé l’ADN des requins pour déterminer leur filiation. Les résultats semblaient impossibles.
« Ces chiots ne correspondaient à aucun des mâles matures qui se trouvaient dans l’enclos. Mais ils correspondaient à la femelle qui a pondu les œufs », explique Feldheim.
En plus d’avoir des marqueurs génétiques en commun avec leur mère mais aucun des pères potentiels, les chiots avaient des copies homozygotes identiques de certains allèles. Repensez à l’unité de génétique de votre cours de biologie au lycée. Vous avez probablement créé des grilles carrées de Punnett avec différents types de gènes représentés par des lettres majuscules et minuscules, comme B comme allèle dominant pour les yeux bruns et b comme allèle récessif pour les yeux bleus. Vous obtenez un allèle de chaque parent, et s’ils sont identiques (BB ou bb), cela s’appelle homozygote.
Les marqueurs génétiques utilisés dans ces requins sont plus compliqués que simplement B contre b – ils ont beaucoup plus d’allèles, au point qu’il est pratiquement impossible qu’ils se présentent exactement de la même manière chez deux individus différents. Ainsi, lorsque les résultats d’ADN des bébés requins sont revenus homozygotes, cela signifiait qu’ils devaient obtenir ces deux brins d’ADN de leur mère, plutôt que de deux parents différents.
« Découvrir que ces chiots étaient des parthénotes a été une surprise pour l’équipe de Shedd, compte tenu de notre succès antérieur à encourager la reproduction par reproduction sexuée », explique Watson. « Cette nouvelle a souligné exactement pourquoi les tests génétiques réguliers et continus de la progéniture sont importants. »
Les chiots nés par ce type de « naissance vierge » ont malheureusement tendance à avoir une courte espérance de vie, car ils sont plus susceptibles d’avoir des maladies génétiques récessives rares. Les bébés requins de cette étude n’ont survécu que quelques mois. Mais le fait qu’ils soient nés remet en question des idées de longue date en biologie.
« Ce n’est que le deuxième cas que nous connaissons où des requins sont nés par parthénogenèse même lorsqu’il y avait des partenaires sains disponibles », explique Feldheim ; l’autre exemple était à l’Aquarium du Pacifique. « Cette découverte bouleverse ce que nous pensions savoir sur comment et pourquoi la parthénogenèse se produit, et elle illustre un aspect clé de la science : nous apprenons continuellement. »
« Cette étude n’est que le début de notre compréhension de l’occurrence de ce phénomène génétique chez les requins zèbres », explique Watson. « Les zoos et les aquariums comme Shedd ont un rôle clé à jouer dans la conservation d’espèces comme les requins zèbres, qui sont presque éteintes dans certaines parties du monde. En savoir plus sur la parthénogenèse et confirmer la composition génétique de nos populations dans les zoos et les aquariums est crucial à prendre des décisions éclairées qui alimentent ce travail. »
Plus d’information:
Kevin A. Feldheim et al, Parthénogenèse chez un élasmobranche en présence de mâles conspécifiques, Journal de biologie des poissons (2022). DOI : 10.1111/jfb.15268