Une nouvelle période critique de détermination du sexe embryonnaire chez les tortues marines identifiée

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Contrairement aux humains, les tortues, les lézards et autres reptiles, comme les crocodiles, n’ont pas de chromosomes sexuels. Leur sexe est déterminé en fonction de l’environnement, ce qui les rend particulièrement vulnérables au changement climatique. Une augmentation des températures d’incubation pourrait compromettre la production des deux sexes.

L’évaluation des sex-ratios primaires chez ces espèces est essentielle car elle évalue leur vulnérabilité aux contraintes actuelles et futures du changement climatique. Bien qu’il y ait eu de grands progrès dans la prédiction du sex-ratio, les études ont été entravées en raison d’un manque d’estimations précises et représentatives du sex-ratio régional et de la population. En conséquence, les calculs des rapports de masculinité primaires pourraient être faussés.

Des chercheurs de la Florida Atlantic University, en collaboration avec l’Université Paris-Saclay en France, ont démontré que le moment du processus de développement clé entraîné par la température est essentiel lorsqu’il s’agit d’identifier le moment où le sexe est déterminé pour les embryons de tortues marines. Ils sont également les premiers à comparer les résultats des méthodes de prédiction du sex-ratio les plus largement utilisées aux sex-ratios réels des couvées naturelles des tortues marines.

Ils ont développé une nouvelle façon d’intégrer l’effet des fluctuations thermiques sur la détermination du sexe embryonnaire et de prédire les sex-ratios avec une bien meilleure précision que les modèles précédents. Cette méthode mesure la force de la masculinisation ou de la féminisation des températures à l’aide de nouveaux paramètres qui ont découvert le fonctionnement de la détermination du sexe sensible à la température.

Pour l’étude, les chercheurs ont modélisé la progression de la taille des embryons de caouanne (Caretta caretta) tout au long de l’incubation à l’aide d’un modèle de croissance embryonnaire qui combine la norme de réaction thermique pour le taux de croissance et une fonction de croissance. La norme de réaction thermique représentait la gamme de phénotypes, dans ce cas les sex-ratios, qui se produisent lorsque des couvées d’œufs sont exposées à des températures variables ou à d’autres conditions environnementales variables. Les températures ont été enregistrées pendant l’incubation totale de 151 nids de caouannes sur six plages de nidification en Floride entre 2002 et 2018.

Résultats, publiés dans la revue Modélisation écologique, révèlent que la température du milieu d’incubation pourrait influencer la sexualisation des gonades (organes reproducteurs) plus tôt que ce qui est actuellement reconnu. Les résultats montrent deux pics lorsque la température influence la détermination du sexe – au début et à la fin de la période critique d’incubation connue sous le nom de période thermosensible du développement. C’est la période du développement où le sexe est déterminé de manière irréversible et où il n’y a pas de retour en arrière.

« Ce que nous avons observé, similaire à ce qui se passe chez les poissons, c’est que la période sensible à la température a lieu avant le début de la différenciation histologique des gonades, par laquelle elles se développent en ovaires ou en testicules », a déclaré Jeanette Wyneken, Ph.D., co-auteur et professeur de sciences biologiques au Charles E. Schmidt College of Science de la FAU.

Les résultats confirment les préoccupations précédentes selon lesquelles la période thermosensible, lorsque le sexe de l’embryon est dirigé vers un sexe masculin ou féminin, ne correspond pas au tiers médian de l’incubation. Dans la nature, les températures d’incubation ne sont pas constantes, donc les taux de développement ne sont pas constants.

De plus, l’utilisation du tiers moyen de la durée d’incubation pour approximer la période thermosensible diminue considérablement la précision des estimations du sex-ratio dans les nids naturels. Ces résultats pourraient être similaires pour d’autres reptiles dont la détermination du sexe dépend de la température, car des déterminants moléculaires et des mécanismes enzymatiques similaires sont en jeu.

La température qui produit théoriquement 50 % de chaque sexe est appelée la « température pivot » et la plage de températures qui produit les deux sexes est appelée la « plage de températures de transition ».

« Étant donné que les températures pivots et la plage de températures de transition sont définies uniquement pour des températures d’incubation constantes, les températures d’incubation moyennes ne peuvent pas être considérées comme fiables pour la prédiction du sex-ratio lorsque la température fluctue », a déclaré Wyneken. « En d’autres termes, un substitut plus pertinent sur le plan biologique doit être utilisé pour prédire le sex-ratio des couvées naturelles. »

Pour prédire le sex-ratio des nouveau-nés, les méthodes indirectes utilisant des proxys basés sur la température sont particulièrement pratiques lorsque l’espèce d’intérêt n’est pas extérieurement sexuellement dimorphique avant le stade adulte. En général, les tortues se caractérisent par une longue durée de vie et une maturation tardive, et elles ne sont sexuellement dimorphes qu’à l’approche de la maturité sexuelle – les espèces de tortues marines mettent souvent plus de 25 ans à devenir sexuellement matures.

« L’étude de la norme de réaction thermique pour la sexualisation chez les reptiles avec une détermination du sexe dépendant de la température aidera à fournir des estimations écologiquement pertinentes du sex-ratio des nouveau-nés, qui sont essentielles pour évaluer la viabilité des populations dans le contexte du changement climatique », a déclaré Wyneken. « Il est important de noter que nos résultats offrent de nouvelles informations sur les mécanismes en jeu lors de la détermination du sexe en fonction de la température et contribueront à éclairer les projections concernant les perspectives d’avenir des populations en péril dans le monde. »

Plus d’information:
Jonathan R. Monsinjon et al, Norme de réaction thermique pour la sexualisation : Le chaînon manquant entre la température et le sex-ratio pour la détermination du sexe en fonction de la température, Modélisation écologique (2022). DOI : 10.1016/j.ecolmodel.2022.110119

Fourni par l’Université de l’Atlantique de Floride

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