Les scientifiques du Centre de biologie de l’Académie tchèque des sciences, en collaboration avec l’Université de Liverpool, ont découvert le mécanisme génétique qui détermine si les individus de l’espèce de papillon Bicyclus anynana deviennent mâles ou femelles.
Ils ont également découvert que si des individus porteurs de la même variante du gène déterminant le sexe s’accouplent, les embryons ne survivront pas. Cela peut avoir des conséquences critiques dans les petites populations de papillons à faible variation génétique, où l’accouplement a lieu entre individus apparentés.
C’est la première fois que des scientifiques décrivent ce mécanisme chez les papillons et, étonnamment, il ressemble à un mécanisme similaire chez les abeilles. La découverte est publié dans la revue Avancées scientifiques.
Le Bicyclus anynana brun, buisson louche, est originaire du continent africain. Il est souvent utilisé pour la recherche en génétique, en partie en raison de sa capacité à se reproduire rapidement et relativement facilement en laboratoire. De plus, son génome entier a déjà été séquencé.
Comme l’ont révélé les entomologistes dirigés par Arjen Van’t Hof du Centre de biologie CAS et une équipe internationale de collaborateurs, le sexe de ce papillon est régulé par différentes combinaisons de variantes d’un gène appelé Masculinizer. Une seule variante conduit au développement féminin et deux variantes différentes conduisent au développement masculin.
Les papillons meurent sous forme d’embryons lorsque deux variantes identiques du Masculinizer sont combinées, mais cela est très rare dans les populations naturelles car un grand nombre de variantes différentes ont été trouvées. Le risque d’avoir deux variantes identiques entraînant la mort embryonnaire devient beaucoup plus élevé dans les populations fortement déclinées avec une variation génétique réduite causée par la consanguinité.
De nombreuses espèces de papillons sont en fort déclin et si d’autres espèces ont le même mécanisme que Bicyclus anynana, cela peut avoir de graves conséquences pour les espèces en danger critique d’extinction.
Ce mécanisme de détermination du sexe est le premier observé chez les papillons et ressemble étonnamment davantage à celui des abeilles appartenant à un groupe d’insectes différent qu’à celui du ver à soie qui appartient au même ordre d’insectes. Le même mécanisme a évolué indépendamment chez Bicyclus anynana et les abeilles, ce qui en fait un exemple clair d’évolution convergente.
Mécanismes génétiques découverts déterminant le sexe
Le développement en deux sexes différents fait partie des traits biologiques les plus importants, mais malgré leur importance, les mécanismes génétiques sous-jacents ne sont pas découverts chez la plupart des espèces. La principale raison pour laquelle tant de choses restent inconnues est que les mécanismes sont extrêmement divers.
Les lépidoptères, un grand groupe d’insectes composé de papillons et de mites, ont des chromosomes sexuels W et Z au lieu de X et Y. Les femelles ont généralement un chromosome W et un chromosome Z et les mâles ont deux chromosomes Z. Le sexe est déterminé par le chromosome W chez certaines espèces, mais il existe également des espèces dans lesquelles les femelles ne possèdent pas de chromosome W.
« Ces espèces ont différents mécanismes de détermination du sexe qui ne sont pas encore connus. Le mécanisme que nous avons découvert chez Bicyclus anynana est très différent du mécanisme dépendant du chromosome W découvert plus tôt chez le ver à soie Bombyx mori », expliquent les chercheurs.
Plus d’information:
Arjen van’t Hof et al, La détermination du sexe basée sur la zygosité chez un papillon entraîne l’hypervariabilité du masculiniseur, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adj6979. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6979