Identifier les moteurs évolutifs de la gestation chez les mâles
Qu’est-ce qui détermine chez un animal si c’est le mâle ou femelle qui sera géniteur/génitrice? Cette question évolutive reste controversée et sans réponse. La viviparité – le maintien d’un embryon à l’intérieur d’un parent jusqu’à la naissance - est la forme de reproduction la plus répandue et la plus coûteuse. Elle semble être plus répandue chez les femelles, bien que chez certains animaux, comme les hippocampes, ce soit le mâle qui porte l’enfant. Pourquoi en est-il ainsi? Ces questions ont été étudiées dans le cadre du projet MALEPREG, financé par l’UE, par une équipe de chercheurs dirigée par Olivia Roth, biologiste spécialisée en évolution marine à l’université de Kiel. Olivia Roth a analysé l’évolution du système d’accouplement afin d’identifier les avantages en termes de condition physique qui ont conduit à l’évolution de la viviparité. Le projet s’est concentré sur les syngnathidés (syngnathes et hippocampes), dont la plupart ont des rôles sexuels inversés et présentent un gradient évident chez différentes espèces entre la viviparité totale (interne) et le portage des embryons sur la face ventrale. «Bien que la gestation ait évolué plus de 150 fois dans le règne animal, les syngnathidés présentent une évolution unique de sa forme masculine», déclare Olivia Roth. «La recherche sur la gestation se concentre rarement sur cette étonnante convergence, mais plutôt sur l’évolution unique de la gestation chez les mammifères.»
Dépasser le modèle mammifère
Pour mieux comprendre l’évolution de la gestation, le projet MALEPREG, soutenu par le Conseil européen de la recherche, est allé au-delà de son modèle d’évolution chez les mammifères. «En comparant l’évolution de la gestation masculine à celle des mammifères en général, nous pourrions mettre en évidence des similitudes surprenantes en matière d’adaptation et identifier des mécanismes moléculaires communs», ajoute Olivia Roth. «Ces caractéristiques sont probablement partagées avec de nombreuses autres formes d’évolution de la gestation et reflètent donc très probablement des schémas d’adaptation généraux qui lui sont nécessaires.» Les chercheurs ont également étudié les différentes formes de gestation chez les mâles: ceux qui ne portent les embryons que d’un seul côté de leur corps, ceux qui possèdent des poches incubatrices, ou encore ceux qui disposent de structures de type placentaire pour nourrir les embryons tout au long de cette période. L’équipe a utilisé un large éventail de méthodes, notamment la génomique comparative pour identifier les pertes et les gains de gènes dans l’évolution de la gestation, le rôle du microbiome dans l’évolution de la grossesse chez l’homme et la manière dont les microbes façonnent le développement de la progéniture.
Étude des liens entre la viviparité et le système immunitaire
MALEPREG a par ailleurs exploré la coévolution des systèmes immunitaires, des microbes spécifiques et de la gestation, que l’on pense être étroitement liés. «Les adaptations immunologiques semblent s’appuyer sur le cœur de l’évolution de la gestation. Nous avons donc utilisé une approche expérimentale avec des greffes de nageoires pour comprendre la reconnaissance du soi par rapport au non-soi», explique Olivia Roth.
Découvrir des voies d’évolution similaires
Bien que la gestation masculine chez les syngnathidés et la gestation féminine chez les mammifères soient distinctes et totalement indépendantes, les résultats suggèrent que ces adaptations reposent sur des voies très similaires. «La régulation de gènes immunitaires spécifiques qui sont, chez les mammifères, essentiels au succès d’une gestation correspond exactement aux gènes qui ont été perdus dans le génome des syngnathidés», indique Olivia Roth. «La perte de ces gènes pourrait être à l’origine de l’évolution de la gestation masculine.» Certains de ces gènes perdus jouent un rôle important dans une voie essentielle pour la reconnaissance du soi et du non-soi, qui elle-même est essentielle dans la tolérance immunologique de l’embryon tout au long de la gestation des mammifères. «Nous avons constaté une régulation différentielle de nombreux gènes de gestation connus chez les mammifères tout au long de la gestation masculine», note Olivia Roth. «Cela nous a permis de mieux comprendre que l’évolution utilise indépendamment des boîtes à outils similaires pour faire évoluer un trait spécifique.»
Mots‑clés
MALEPREG, hippocampe, viviparité, gestation masculine, mammifères, gènes, système immunitaire, voies évolutives