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En direct des laboratoires

 

12 décembre 2018

Deux recettes pour se débarrasser des mauvaises mutations

La plupart des mutations sont délétères. Sans sélection naturelle, elles s’accumuleraient et diminueraient peu à peu la survie des organismes. Une étude du Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE) sur des escargots, parue dans Evolution Letters, montre que deux processus limitent cette accumulation : la sélection sexuelle, liée à la compétition entre mâles, et la consanguinité, liée à une reproduction entre apparentés. Ces deux processus ont la même efficacité, un résultat rassurant pour les espèces allergiques à la consanguinité !

 

 

Physa acuta (à droite ; 10 mm), l’espèce de gastéropode d’eau douce utilisée pour évaluer les rôles respectifs de la consanguinité et de la sélection sexuelle pour se débarrasser des mutations délétères © Jean-Pierre Pointier

 

La sélection naturelle est souvent vue comme un processus d’amélioration qui adapte progressivement les organismes à leur environnement. Mais le matériau sur lequel elle travaille est constitué par les mutations ; ce que l’on sait de leurs effets indique qu’elles ne sont généralement pas avantageuses, mais plutôt légèrement délétères, voire carrément létales. La sélection naturelle agit donc plus souvent en éliminant les mutations délétères présentes dans les génomes (on parle de purge du fardeau de mutations) qu’en accumulant des innovations. Caractériser quand et pourquoi la purge est efficace est donc crucial pour comprendre le devenir évolutif des espèces, dans la nature ou en captivité.
C’est là qu’interviennent deux processus fréquents dans la nature : la consanguinité et la sélection sexuelle. Au premier abord, ils constituent des gaspillages d’énergie. La consanguinité produit des descendants dont la survie est souvent inférieure à la normale ; quant à la sélection sexuelle, elle instaure une coûteuse compétition entre mâles pour accéder aux femelles. Pourtant, à long terme, ces deux processus peuvent aider les populations à se débarrasser de leurs mutations, en les exposant fortement à la sélection. En effet, la consanguinité place les gènes mutés à l’état homozygote, mettant à nu leurs effets délétères qui ne sont plus masqués par la présence d’un gène sain. La sélection sexuelle amplifie l’effet délétère des mutations d’une autre façon : les mâles qui ont beaucoup de mutations sont largement perdants dans la compétition pour féconder les femelles, et mourront sans descendance. Mais attention, les deux processus, consanguinité et sélection sexuelle, ne jouent en général pas de concert, car les organismes pratiquent en général soit l’un soit l’autre.

Pour mesurer les effets de ces processus, il faut pouvoir suivre l’évolution de populations où agissent l’un, l’autre ou aucun des deux, ce qui n’a jamais été fait chez une même espèce. C’est ce que nous avons fait chez un escargot aquatique, Physa acuta. Cette approche est appelée évolution expérimentale – Les chercheurs du Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE - CNRS/ Univ Montpellier/ Univ Paul Valery Montpellier/EPHE/IRD) ont maintenu des populations en laboratoire, en imposant une contrainte particulière, et ont observé le résultat au fil des générations. Dans ce cas particulier, les contraintes portaient sur le mode de reproduction, en autorisant ou non la compétition entre mâles (sélection sexuelle), et en forçant ou non la reproduction entre apparentés (consanguinité). Ils ont maintenu ces contraintes pendant 50 générations (environ 8 ans). Puis, ils ont mesuré le fardeau de mutation, à travers la survie de descendants. Ils ont pour cela fait produire à toutes les lignées des descendants consanguins ou non consanguins, même pour celles qui n’avaient jamais connu la consanguinité.

Les chercheurs ont tout d’abord montré que la survie est fortement réduite dans les lignées où la sélection sexuelle a été expérimentalement éliminée. Celle-ci est donc très efficace pour purger les mutations délétères. Cependant, certaines lignées sans sélection sexuelle maintiennent une bonne survie : ce sont celles qui pratiquent la consanguinité. La survie des descendants consanguins y est même augmentée par rapport à toutes les autres lignées. Donc la purge par consanguinité peut compenser l’absence de la sélection sexuelle, voire s’attaquer à des catégories de mutations qui ne sont pas purgées efficacement par sélection sexuelle. On peut alors imaginer qu’une stratégie mixte, jouant sur les deux tableaux pour purger les mutations délétères, pourrait avoir un avantage évolutif. La sélection sexuelle et la consanguinité peuvent difficilement avoir lieu en même temps, mais pourquoi ne pas faire l’une ou l’autre selon les générations ? C’est peut-être ce que fait ce rusé petit escargot, et qui pourrait être étudié chez d’autres espèces.

 

Référence :

Noël E., Fruitet E., Lelaurin D., Bonel N., Ségard A., Sarda V., Jarne P., David P. (2018) Sexual selection and inbreeding: two efficient ways to limit the accumulation of deleterious mutations. Evolution Letters, 10 december 2018.

https://doi.org/10.1002/evl3.93


Contacts chercheurs :

Elsa NOEL | elsacnoel@gmail.com

Philippe JARNE - Centre d’Écologie Fonctionnelle et Évolutive – CEFE (CNRS / Univ. Montpellier / Univ Paul Valery Montpellier / EPHE / IRD) – philippe.jarne@cefe.cnrs.fr

Patrice DAVID - Centre d’Écologie Fonctionnelle et Évolutive – CEFE (CNRS / Univ. Montpellier / Univ Paul Valery Montpellier / EPHE / IRD) – patrice.david@cefe.cnrs.fr

 

Contact communication :

Nathalie VERGNE - Centre d’Écologie Fonctionnelle et Évolutive – CEFE (CNRS / Univ. Montpellier / Univ Paul Valery Montpellier / EPHE / IRD) - T. 04 67 61 32 56 - nathalie.vergne@cefe.cnrs.fr


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