Génétique : le secret de l’asexualité des rotifères bdelloïdes

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Les rotifères bdelloïdes existent depuis des dizaines de millions d’années, même s’ils se reproduisent exclusivement de manière asexuée, comme vient de le confirmer une analyse de leur génome. Cette dernière a également dévoilé leur secret : des mécanismes de «copier-coller» limitent les conséquences génétiques néfastes de l’asexualité.

La reproduction asexuée est souvent considérée comme une impasse évolutive. En effet, ce mode de reproduction est censé entraîner au fil des générations une accumulation de mutations délétères (c’est-à-dire engendrant un désavantage pour les organismes qui les portent), qui conduit de manière inévitable à l’extinction de l’espèce. Pour cette raison, les chercheurs s’intéressent depuis longtemps aux rotifères bdelloïdes, animaux microscopiques au mode de reproduction apparemment strictement asexué.

  Les rotifères forment un embranchement du règne animal. Ils se reproduisent majoritairement par voie asexuée. Cependant, certaines espèces ont parfois recours à la reproduction sexuée lorsque les conditions environnementales sont défavorables. Proyecto Agua** /** Water Project, Flickr, cc by nc sa 2.0

L’analyse du génome du rotifère bdelloïde Adineta vaga a permis de prouver qu’il est incapable de reproduction sexuée. En effet, celle-ci implique que les chromosomes homologues, provenant des deux parents, portent des gènes dans le même ordre. Or, les chercheurs ont découvert que les gènes de cet animal existent bien en deux copies, mais dans un ordre différent, et parfois même sur un seul chromosome : il n’existe donc pas de chromosome homologue, comme chez les espèces animales séquencées jusqu’alors. Une telle organisation ne permet pas la formation de gamètes (cellules sexuelles impliquées dans la reproduction). Et sans gamètes, pas de reproduction sexuée.

Par ailleurs, l’analyse a révélé des traces abondantes de conversions géniques, une sorte de «copier-coller»  génétique au cours duquel une copie d'un ou plusieurs gènes est reproduite sur un autre exemplaire, ailleurs dans le génome, en le remplaçant. Les auteurs de l’étude parue dans la revue  Nature, qui appartiennent à un consortium international codirigé par le CEA-Genoscope et l’université de Namur, avancent que ce mécanisme pourrait atténuer grandement l’accumulation de mutations délétères, voire l’éliminer complètement.

 Les rotifères bdelloïdes se trouvent en abondance sur toute la surface du globe (principalement dans les milieux humides). Après dessèchement complet ou exposition à des doses énormes de radiations, ils sont capables de réparer leur ADN, puis de reprendre une activité métabolique normale. Par ailleurs, les données biologiques et paléontologiques suggèrent qu’ils se reproduisent de manière exclusivement asexuée depuis des dizaines de millions d’années, un « scandale évolutif » allant à l’encontre des idées reçues, mais démontré par les auteurs de la présente étude. Boris Hespeels, université de Namur

Cette étude ne clôturerait pas seulement le débat concernant l’asexualité supposée des rotifères bdelloïdes. De manière peut-être plus importante encore, elle suggère que les scientifiques peuvent maintenant déterminer si une espèce est sexuée ou non en analysant la structure de son génome. Si les rotifères bdelloïdes ont été capables de survivre sans reproduction sexuée pendant des millions d’années, il est probable qu’ils ne soient pas les seuls animaux dans cette situation.

Ainsi, cette étude remet en cause l’idée communément admise selon laquelle la reproduction sexuée est indispensable aux espèces animales pour se perpétuer. Elle montre également que  l’asexualité est aussi une stratégie évolutive viable sur le long terme pour certaines espèces animales.

 
FUTURA SCIENCES 30/7/2013

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Les Rotifères constituent un embranchement du règne animal. Ce sont de petits organismes bilatériens (i.e. triploblastiques) protostomiens syndermés mesurant entre 50 µm et 3 mm qui ont souvent une forme de trompette, cylindrique ou sphérique. Ils possèdent deux couronnes de cils autour de leur bouche ainsi qu'un système organique spécialisé avec notamment un tube digestif.

On sait désormais que l'embranchement des Acanthocephala est en fait un groupe de Rotifères devenus parasites. La notion actuelle de Rotifère (s.l.) est donc élargie aux Acanthocéphales et devient ainsi identique au clade des Syndermata.

Ces pseudocœlomates ont un corps en trois parties bien distinctes : la tête (appareil rotateur) le tronc et le pied terminé par deux orteils. La tête et la partie postérieure ne sont pas couvertes par la cuticule.

 Photo Josh Grosse / domaine public - Rotifère photographié en eau stagnante, probablement une Philodina, placée parmi les bdelloids. Sa couronne étendue à la partie supérieure gauche crée un courant qui attire les petites particules de nourriture dans le pharynx.

Le terme Rotifère (du latin rota, «roue») leur vient des deux couronnes de cils entourant leur bouche, dans la région antérieure, qui tourbillonnent en sens contraire pour faire entrer l'eau et les particules de nourriture qui vont avec ; ces cils peuvent aussi servir à la locomotion chez certaines espèces. Au fond du pharynx musculeux se situe un appareil masticateur caractéristique, le mastax, constitué de sept pièces dures et mobiles servant à broyer la nourriture.

Postérieur, leur pied possède souvent une glande adhésive qui permet à certaines espèces de se fixer au substrat. L'anus est en position postérieure et le système excréteur est formé de deux protonéphridies à l'intérieur du pseudocœlome. Le pseudocœlome renferme les organes internes. Cette cavité corporelle est en partie tapissée de mésoderme. Le liquide du pseudocœlome sert de squelette hydraulique, ce sont les mouvements de l'organisme qui assurent la répartition du liquide dans tout le corps afin de permettre la diffusion des nutriments et des déchets.

Le système nerveux est formé d'un ganglion cérébral dorsal antérieur et d'un nombre variable de nerfs. Le système sensoriel est composé d'organes photorécépteurs rudimentaires et de cils. Il n'y a pas d'appareil respiratoire ou circulatoire et le dioxygène diffuse à travers les tissus. La paroi du corps comporte une cuticule, la lorica. L'animal est souvent transparent mais sa couleur peut être verte, orange, rouge ou brun selon la nourriture ingérée.

 Photo : Ra'ike  / CC by SA 3.0 - Un rotifère en mouvement.

Les rotifères ont une multiplication asexuée, mais peuvent aussi se multiplier de manière sexuée, surtout dans de mauvaises conditions de vie.

Certains espèces se reproduisent uniquement par parthénogénèse thélytoque et ne comptent ainsi que des femelles. D'autres produisent deux sortes d'œufs, la première sorte donne des femelles et la seconde donne des mâles simplifiés incapable de se nourrir. Ces mâles produisent cependant des spermatozoïdes qui iront féconder les ovules femelles. Les zygotes ont la particularité de pouvoir survivre même si leur milieu de vie s'assèche. Lorsque les conditions redeviennent plus favorables, les zygotes sortent de leur léthargie et deviennent de nouvelles femelles qui se reproduisent par parthénogénèse.

La survie de nombreuses espèces de Rotifères en dépit de l'absence de mâle est une caractéristique assez insolite dans le monde animal. Il semble qu'une classe de Rotifères, les Bdelloïdés, se reproduisent par parthénogénèse depuis plus de 35 millions d'années, sans qu'aucune trace de l'existence de mâle n'ait été découverte. La plupart des animaux et des végétaux se reproduisent par voie sexuée au moins de temps en temps, cela afin d'éviter l'accumulation de mutations nuisibles dans leur génome, assurant à leurs espèces une bien meilleure pérennisation que celle des espèces asexuées.

Ainsi, la raison pour laquelle les Bdelloïdés ont réussi à passer outre ce principe de la nature depuis aussi longtemps est restée inconnue jusqu'à juillet 2013 (voir message précédent). 

Ils vivent principalement en eau douce mais quelques espèces occupent les eaux salée ainsi que les milieux humides. Ils se nourrissent essentiellement de microorganismes en suspension dans l'eau. Certains Rotifères sont des parasites de crustacés, de mollusques et d'annélides. Ils composent une grande partie du zooplancton d'eau douce et constituent une source de nourriture importante dans les écosystèmes d'eau douce. En milieu terrestre, ils interviennent dans la décomposition des sols.

L'embranchement des Rotifères contient 3 classes, 8 ordres, 33 familles, 112 genres pour 1816 espèces. Le plus ancien fossile connu, appartenant à Keratella sp, a été découvert à la base de l'Éocène moyen d'Australie et remonte à −45 Ma.


Certaines espèces de rotifères comme Brachionus plicatilis sont utilisées en aquaculture et aquariophilie pour l'élevage des larves de poisson. Elles constituent souvent la première nourriture distribuée aux larves avant les artemias.



La culture des rotifères se fait dans des cuves munies d'une bonne aération (diffuseur d'air ou d'oxygène) et la nourriture est constituée d'algues (Nannochloris, Isochrisis...), de levure de boulanger ou d'autres produits spécifiques à la culture ou l'enrichissement des rotifères.





WIKIPEDIA juillet 2013