Nouvelles perspectives sur la façon dont les gènes contrôlent la cour et l'agressivité

28 avril 2020

Nouvelles perspectives sur la façon dont les gènes contrôlent la cour et l'agressivité

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

28 avril 2020

LA JOLLA—Les mouches des fruits, comme de nombreux animaux, se livrent à une variété de comportements de parade nuptiale et de combat. Maintenant, les scientifiques de Salk ont ​​découvert les mécanismes moléculaires par lesquels deux gènes déterminant le sexe affectent le comportement des mouches des fruits. Les comportements de parade nuptiale et d'agression des mouches mâles, ont-ils montré, sont médiés par deux programmes génétiques distincts. Les résultats, tous deux publiés dans eLife le 21 avril 2020, démontrent la complexité du lien entre sexe et comportement.

"La parade nuptiale et l'agressivité 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. "Avoir des comportements contrôlés par différents mécanismes génétiques peut avoir certains avantages en termes d'évolution." En d'autres termes, explique-t-il, une population de mouches qui subit une pression évolutive pour être plus compétitive - peut-être en raison de ressources limitées - peut développer des comportements agressifs sans affecter la parade nuptiale.

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

Les chercheurs savaient déjà quels neurones du cerveau sont importants pour contrôler l'agressivité et la parade nuptiale. En général, des études ont suggéré que des cellules cérébrales spécialisées appelées neurones P1/pC1 favorisent à la fois la parade nuptiale et l'agressivité tandis que Tk-GAL4^FRUM les neurones favorisent spécifiquement l'agressivité. Ils savaient également que les deux gènes déterminant le sexe infructueux (fru) et doublesex (dsx) jouaient un rôle clé dans ce comportement. Mais le lien entre les gènes et les comportements n'était pas clair.

Dans la nouvelle étude, Asahina et ses collègues ont soulevé Drosophila mouches des fruits qui contenaient des versions activables par la lumière des neurones de parade nuptiale et d'agressivité. L'équipe pouvait allumer les neurones à tout moment en éclairant les mouches. Les chercheurs ont ensuite modifié les gènes fru ou dsx chez certaines de ces mouches 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 ont adopté 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 compter les actions plus rapidement et plus précisément», explique le boursier postdoctoral Salk Kenichi Ishii, co-premier auteur des deux nouveaux articles. "Faire fonctionner le programme était en fait difficile et prenait du temps, mais au final, il nous a été plus facile d'obtenir de bonnes données."

L'équipe a découvert que dsx était nécessaire à la formation de neurones induisant la parade nuptiale : lorsque les mouches des fruits avaient la version femelle de dsx, les neurones de parade nuptiale n'étaient plus présents. D'un autre côté, fru jouait un rôle différent - sans ce gène, les mouches pouvaient toujours être amenées à effectuer des comportements de parade nuptiale en activant les neurones de parade nuptiale, mais la parade nuptiale était dirigée à la fois vers les mâles et les femelles, ce qui suggère que fru était nécessaire pour que les mouches fassent la différence entre le sexes. Pour l'agression, cependant, les résultats étaient à l'opposé : fru mais pas dsx était nécessaire pour l'activation des neurones d'agression pour provoquer des combats chez les mouches mâles.

"C'est 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", déclare Asahina., titulaire de la chaire de développement Helen McLoraine en neurobiologie.

"Je pense que la partie intéressante de cela est de comprendre que le sexe n'est vraiment pas une chose binaire", déclare Margot Wohl, doctorante à l'UC San Diego, co-première auteur des deux nouveaux articles. "Beaucoup de facteurs se conjuguent pour contrôler les comportements qui diffèrent entre les sexes."

Étant donné que la détermination du sexe chez les mouches est très différente de celle chez les humains - les mouches des fruits n'ont pas d'hormones sexuelles, par exemple - les nouvelles découvertes ne concernent pas l'impact du sexe biologique sur le comportement des humains. Mais Asahina dit que son approche - la combinaison de l'optogénétique et de la manipulation génétique liée au sexe - peut être utile pour comprendre les comportements qui varient selon le sexe chez d'autres animaux.

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

Le travail a été soutenu par des subventions de l'Institut national des sciences médicales générales (GM119844); l'Institut national sur la surdité et autres troubles de la communication (DC015577) ; la Fondation Naito ; la Société japonaise pour la promotion de la science ; la Fondation Mary K. Chapman; et 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 de cible via des neurones sexuellement dimorphes
Auteurs : Kenichi Ishii, Margot Wohl, Andre DeSouza et Kenta Asahina
DOI : 10.7554/eLife.52701

 

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