De nouvelles perspectives sur la façon dont les gènes contrôlent la parade nuptiale et l'agression

le 28 avril 2020

De nouvelles perspectives sur la façon dont les gènes contrôlent la parade nuptiale et l'agression

Deux nouvelles études menées par des chercheurs de Salk montrent comment les gènes déterminant le sexe peuvent influencer le comportement des mouches à fruits.

le 28 avril 2020

LA JOLLA — Les drosophiles, comme de nombreux animaux, adoptent divers comportements de parade nuptiale et de combat. Des scientifiques de Salk ont découvert les mécanismes moléculaires par lesquels deux gènes déterminant le sexe affectent leur comportement. Ils ont montré que les comportements de parade nuptiale et d'agression des mâles sont régis par deux programmes génétiques distincts. Ces résultats, publiés dans eLife le 21 avril 2020, démontrent la complexité du lien entre sexe et comportement.

« La parade nuptiale et l’agression semblent être contrôlées quelque peu séparément par ces deux gènes », explique Kenta Asahina, professeur adjoint au laboratoire de neurobiologie moléculaire de Salk et auteur principal des deux articles. « Le contrôle des comportements par différents mécanismes génétiques peut avoir des effets bénéfiques sur l'évolution. » En d'autres termes, explique-t-il, une population de mouches soumise à une pression évolutive pour une compétition accrue – peut-être en raison de ressources limitées – peut développer des comportements agressifs sans affecter la parade nuptiale.

L'agressivité des drosophiles mâles s'exerce principalement envers les autres mâles, tandis que leurs comportements de parade nuptiale, qui impliquent une série de mouvements et de chants, s'exercent envers les femelles. Ces deux comportements sont renforcés par l'évolution au fil du temps, car la capacité des drosophiles mâles à rivaliser avec les autres mâles et à attirer les femelles influence directement leur capacité à s'accoupler et à transmettre leurs gènes.

Les chercheurs savaient déjà quels neurones cérébraux étaient importants pour contrôler l'agressivité et la séduction. De manière générale, des études suggéraient que des cellules cérébrales spécialisées, appelées neurones P1/pC1, favorisaient à la fois la séduction et l'agressivité, tandis que Tk-GAL4^FruM Les neurones favorisent spécifiquement l'agressivité. Ils savaient également que les deux gènes déterminant le sexe, fructus (fru) et doublesex (dsx), jouaient un rôle clé dans ce comportement. Cependant, le lien entre ces gènes et ces comportements n'était pas encore clair.

Dans la nouvelle étude, Asahina et ses collègues ont soulevé Drosophila Des mouches à fruits contenaient des versions photoactivables des neurones de la parade nuptiale et de l'agression. L'équipe pouvait activer ces neurones à tout moment en éclairant les mouches. Les chercheurs ont ensuite modifié les gènes fru ou dsx chez certains de ces mâles.. Ils ont ensuite développé un système automatisé utilisant l’apprentissage automatique pour analyser les vidéos des mouches et compter la fréquence à laquelle elles adoptaient des comportements agressifs ou de parade nuptiale.

« Nous avons créé un système informatique pour capturer les comportements agressifs et les comportements de parade nuptiale afin de comptabiliser les actions plus rapidement et plus précisément », explique Kenichi Ishii, chercheur postdoctoral Salk et co-auteur principal des deux nouvelles études. « La mise en œuvre du programme a été complexe et chronophage, mais au final, cela nous a permis d'obtenir plus facilement des données fiables. »

L'équipe a découvert que dsx était nécessaire à la formation des neurones induisant la parade nuptiale : lorsque les drosophiles possédaient la version femelle de dsx, ces neurones n'étaient plus présents. En revanche, fru jouait un rôle différent : sans ce gène, les mouches pouvaient encore être incitées à effectuer des parades nuptiales en activant les neurones, mais la parade était dirigée à la fois vers les mâles et les femelles, ce qui suggère que fru était nécessaire à la différenciation des sexes. En revanche, pour l'agression, les résultats étaient inverses : fru, mais pas dsx, était nécessaire à l'activation des neurones d'agression provoquant des combats chez les mouches mâles.

« Il s’agit d’un exemple important des différences neurobiologiques entre les sexes et du type d’approches que nous pouvons utiliser pour étudier les comportements liés au sexe », explique Asahina., qui est titulaire de la chaire de développement Helen McLoraine en neurobiologie.

« Je pense que l'aspect intéressant de tout cela est de comprendre que le sexe n'est pas une notion binaire », explique Margot Wohl, doctorante à l'UC San Diego et co-auteure principale des deux nouveaux articles. « De nombreux facteurs interviennent pour contrôler les comportements qui diffèrent selon le sexe. »

La détermination du sexe chez les mouches étant très différente de celle des humains – les drosophiles, par exemple, ne possèdent pas d'hormones sexuelles – ces nouvelles découvertes ne s'appliquent pas à l'impact du sexe biologique sur le comportement humain. Mais Asahina affirme que son approche – combinant optogénétique et manipulation génétique liée au sexe – pourrait être utile pour comprendre les comportements qui varient selon le sexe chez d'autres animaux.

André DeSouza de Salk était également auteur de l'un des deux articles.

Le travail a été soutenu par des subventions de l'Institut national des sciences médicales générales (GM119844) ; de l'Institut national sur la surdité et autres troubles de la communication (DC015577) ; de la Fondation Naito ; de la Société japonaise pour la promotion de la science ; de la Fondation Mary K. Chapman ; et de la Fondation Rose Hills.

 

Informations sur la revue

 

Journal: eLife
Titre : Les gènes déterminant le sexe régulent distinctement la capacité de parade nuptiale et la préférence des cibles via des neurones sexuellement dimorphiques
Auteurs : Kenichi Ishii, Margot Wohl, Andre DeSouza et Kenta Asahina
DOI : 10.7554/eLife.52701

 

Journal: eLife
Titre : Rôles stratifiés des isoformes stériles dans la spécification et la fonction des neurones favorisant l'agression mâle chez les drosophiles
Auteurs : Margot Wohl, Kenichi Ishii et Kenta Asahina
DOI : 10.7554/eLife.52702