Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont fait un grand pas en avant pour résoudre le mystère de l'évolution des chromosomes sexuels chez les animaux. On a longtemps avancé que les chromosomes sexuels évoluent pour réduire les « conflits sexuels », c'est-à-dire l'évolution de caractéristiques qui ne sont pas optimales pour l'un ou l'autre sexe. En utilisant des mouches à fruits, l'équipe a montré que les gènes des nouveaux chromosomes sexuels formés chez les mouches à fruits ont tendance à développer des « gènes à prédominance sexuelle », qui donnent des phénotypes spécifiques à chaque sexe.
Les chromosomes sont des paquets d'ADN soigneusement empaquetés qui contiennent tout le matériel génétique d'un organisme. Alors que les procaryotes (par exemple les bactéries et les archées) n'en ont généralement qu'un seul, les organismes plus complexes ont tendance à en avoir plusieurs. Les humains, par exemple, en ont quarante-six. Parmi ces chromosomes, un sous-ensemble connu sous le nom de chromosomes sexuels est connu pour déterminer le sexe des animaux individuels. Cependant, l'évolution des chromosomes sexuels continue de poser un casse-tête aux biologistes évolutionnistes. Le chromosome Y humain, par exemple, perd des gènes au fil du temps ; on estime qu'il pourrait disparaître dans plusieurs millions d'années. Cela pose la question de savoir pourquoi les chromosomes sexuels ont évolué en premier lieu.
Une réponse possible à cette question réside dans la réduction de ce que les biologistes appellent le « conflit sexuel ». Lorsque certains phénotypes ou caractéristiques (par exemple une taille corporelle différente) sont bénéfiques pour un sexe spécifique mais nuisibles pour l’autre, un phénotype commun aux deux sexes conduirait à des résultats non optimaux pour tous. L’évolution des chromosomes sexuels pourrait résoudre ce problème en conférant certains phénotypes à un sexe donné. Cependant, aussi convaincant que cela puisse paraître, il est difficile de le prouver. En effet, les chromosomes sexuels sont normalement très anciens ; ayant évolué il y a si longtemps, toutes sortes d’autres effets de l’environnement ont contribué à l’évolution génétique entre-temps.
Pour relever ce défi, Anika Minovic et le professeur associé Masafumi Nozawa de l'Université métropolitaine de Tokyo se sont tournés vers Drosophile Les mouches à fruits, en particulier celles dont les chromosomes sexuels ont évolué relativement récemment, appelés néo-chromosomiques sexuels. En comparant ces espèces à des espèces apparentées qui n'en possèdent pas, ils ont cherché à savoir si le chromosome sexuel nouvellement obtenu conduisait à l'acquisition de « gènes à prédominance sexuelle », c'est-à-dire de gènes qui confèrent des phénotypes bénéfiques à l'un ou l'autre sexe.
En comparant l’évolution des gènes sur différents chromosomes, ils ont découvert que de nombreux gènes sur les chromosomes néosexuels avaient tendance à évoluer vers des gènes à prédominance sexuelle, en particulier au stade larvaire. Ce résultat est inattendu, car les larves n’ont généralement pas de caractéristiques sexuelles prononcées (dimorphisme sexuel). De telles caractéristiques peuvent toutefois avoir un impact sur les différences à l’âge adulte. Si l’on considère la taille dépendante du sexe, les insectes adultes ne peuvent pas grandir beaucoup plus loin en raison d’un exosquelette dur, de sorte que tout contraste de taille bénéfique entre les sexes doit être fixé au stade larvaire. Cela correspond précisément aux conclusions de l’équipe selon lesquelles les gènes à prédominance sexuelle étaient en fait associés au métabolisme, ce qui aurait un impact direct sur leur taille et réduirait le conflit sexuel inhérent à une taille corporelle commune.
Ces résultats étayent fortement l’hypothèse selon laquelle les chromosomes sexuels évoluent de manière à réduire les conflits sexuels. L’équipe continue désormais de rechercher des mesures plus directes des conflits sexuels qui pourraient apporter un éclairage supplémentaire sur cette question importante pour la biologie évolutive.
Ce travail a été soutenu par la Société japonaise pour la promotion de la science (JSPS) KAKENHI Grant Numbers 17H05015, 15K14585, 21H02539, 25711023, 16H06279 et 221S0002, et par l'Université métropolitaine de Tokyo.
