Les liens et les traits familiaux sont essentiels à la survie des organismes parasites

De nouvelles recherches menées par le Dr Charles Criscione, biologiste de la Texas A&M University et ses collaborateurs au Canada, montrent que les liens familiaux et les traits tels que la manipulation, le sacrifice et l'altruisme sont tout aussi essentiels à la survie des organismes parasites que des espèces cognitives comme les humains.

Essentiellement, lorsqu'il s'agit d'une transmission réussie, certains parasites s'en sortent avec un peu d'aide de leurs proches.

Plus précisément dans le cas des douves du foie de la lancette (Dicrocoelium dendriticum), une seule larve se déplace vers le cerveau de sa fourmi hôte et la prend en charge, obligeant la fourmi à s'accrocher à la végétation jusqu'à ce qu'elle soit mangée par le prochain hôte du douve, un mammifère en pâturage comme le bétail et les cerfs. Dans un exemple classique de comportement altruiste, la douve cérébrale se sacrifie pour assurer la survie de ses proches, qui co-infectent l'abdomen de la même fourmi. L'exposition des fourmis par la végétation assure la transmission des douves de l'abdomen, qui vivent en infectant les voies biliaires du mammifère, où elles se reproduisent sexuellement et envoient la prochaine génération de descendants de parasites dans le monde enfermé dans les excréments de l'hôte.

Depuis plus de 40 ans, les scientifiques ont émis l'hypothèse que la sélection des parents – l'évolution des traits qui favorisent la survie des parents – pour expliquer le noble sacrifice de soi du douve du cerveau.

On a supposé que des individus génétiquement identiques, que nous appelons clonémates, peuvent se retrouver dans la même fourmi, car chez le premier hôte d'escargot, il existe un stade de reproduction asexuée du parasite. De nombreux parasites larvaires clonémés sont libérés de l'escargot dans une boule de boue que les fourmis aiment manger. Cependant, personne n'a testé les relations clonales des parasites co-infectant les fourmis, en particulier entre la nageoire cérébrale et les nageoires abdominales. « 

Dr Charles Criscione, biologiste à la Texas A&M University

Criscione note que les méthodes génétiques des populations examinant la dynamique clonale chez les douve parasites, ou trématodes, ne sont devenues courantes qu'au début des années 2000, les données indiquant en fait que les clonémates étaient rares dans les systèmes de douve. Par conséquent, il était nécessaire de tester leur histoire adaptative de facto. C'est exactement ce que Criscione et ses collègues, le Dr John Gilleard et le Dr Brad van Paridon (Université de Calgary) et le Dr Cam Goater (Université de Lethbridge), et ils ont maintenant les données pour le prouver.

Dans son étude qui a mesuré la parenté génétique entre les nageoires cérébrales et abdominales chez les fourmis, l'équipe a pu montrer non seulement que les clonémates se produisent simultanément dans la même fourmi beaucoup plus souvent que prévu par hasard, mais aussi que la douve du cerveau a généralement des clonémates dans la même fourmi. Leurs recherches, actuellement publiées en ligne et devraient être incluses dans le numéro de la semaine prochaine du Actes de l'Académie nationale des sciences, fournit des preuves génétiques rares à l'appui d'un rôle pour la sélection des parents dans l'évolution d'un comportement altruiste manipulant l'hôte qui facilite la transmission du parasite et comme explication évolutive de comportements similaires qui améliorent les chances de survie et de reproduction parmi les membres de la famille génétiquement apparentés.

« La douve de la lancette est un exemple extrême de sélection de la parenté en ce que le stade de reproduction asexuée du parasite dans son hôte d'escargot a permis le plus haut degré de parenté génétique, c'est-à-dire la clonalité », a déclaré Criscione. « Alors que nos données confirment l'hypothèse d'origine en ce que nous trouvons beaucoup de clonémates et que ces clonémates co-infectent la même fourmi, notre étude reflète également le besoin important en science de collecter des données fiables lorsque cela est possible pour tester nos hypothèses, quelle que soit l'intuition de quelque chose peut sembler, en particulier dans les systèmes emblématiques tels que le flet de lancette. « 

Pour expliquer la sélection des parents, Criscione s'en remet à l'un des pères fondateurs de la génétique des populations, J.B.S. Haldane – en particulier, une citation rappelée par son étudiant diplômé et éminent biologiste évolutionniste John Maynard Smith, attribuée comme suit: « Je donnerais ma vie pour huit cousins ​​ou deux frères. » Essentiellement, un trait qui réduit sa propre survie et / ou reproduction – un trait altruiste – peut augmenter en fréquence dans la population parce que le trait profite à la survie et / ou à la reproduction et donc à l'aptitude individuelle de ses proches.

« Les frères et sœurs à part entière et les cousins ​​germains partagent en moyenne 50% et 12,5%, respectivement, de leurs informations génétiques », a déclaré Criscione. «En« aidant »deux de ses frères et sœurs à part entière ou huit de ses cousins, l'individu assure en fait la survie et / ou la reproduction de lui-même, du point de vue de l'information génétique.

« La théorie indique qu'un comportement vraiment sacrificiel – l'altruisme – ne peut pas évoluer par sélection naturelle parce que l'acteur meurt et ne peut pas transmettre la ou les variantes génétiques qui sous-tendent le comportement. Cependant, si les destinataires du comportement altruiste de l'acteur sont liés à l'acteur, alors le trait peut évoluer, ou augmenter en fréquence, parce que l'acteur partage ses gènes avec ses proches. C'est la prémisse de la sélection de la parenté, ou l'évolution des traits qui bénéficient à ses proches. Nous avons trouvé que la douve du cerveau a des clonemates dans l'abdomen, donc même si la douve cérébrale ne transmet pas à l'hôte suivant, ses clonémates, qui s'apparentent à des jumeaux parce qu'ils partagent 100% de leurs informations génétiques, le font. « 

Fait intéressant, Criscione note que lorsque la fourmi mange pour la première fois la boule de bave d'escargot et ingère une myriade de larves de parasites, beaucoup migrent vers la tête de la fourmi. Mais quand on atteint le cerveau de la fourmi, les autres changent de direction et migrent vers l'abdomen, où ils forment un kyste protecteur autour d'eux.

Alors, qu'est-ce qui fait qu'un coup de cerveau devient un héros, encore moins que les autres se retournent et se dirigent vers la sécurité relative de l'abdomen de la fourmi?

« Nous ne savons pas », a déclaré Criscione. « Une hypothèse est que la base génétique de ce trait de » héros « se trouve dans tous les individus, mais nous devons connaître le ou les gènes qui contrôlent le trait pour y répondre. Ainsi, cela reste une question en suspens. Quant au changement de direction, une hypothèse est que soit la douve du cerveau libère directement un produit chimique, soit la douve du cerveau provoque indirectement la fourmi à libérer un produit chimique qui informe les autres larves d'aller à l'abdomen. « 

Dans une perspective plus large, Criscione dit que la fusion de la parenté et de la sélection à plusieurs niveaux a ravivé l'intérêt pour la façon dont la parenté génétique entre les individus influence la sélection sur les traits, allant du comportement social à la façon dont les plantes poussent leurs racines.

« Notre étude ajoute un trait unique à la liste où le trait sélectionné par les parents est celui qui facilite la transmission du parasite », a déclaré Criscione. « Il est également intéressant pour les trématodes, qui sont un groupe diversifié de vers plats parasites avec plus de 30 000 espèces estimées – dont certaines sont d'une importance économique et sanitaire majeure. Toutes les espèces de trématodes ont une reproduction asexuée dans leur premier hôte, qui est généralement un mollusques tels que les escargots. Ainsi, la clonalité, la forme la plus élevée de parenté génétique, fait de la sélection des parents une possibilité dans l'évolution d'autres traits de trématodes, y compris la compétition entre les clones et la formation de castes, ou peut-être même leurs hôtes en ce qui concerne la virulence. « 

Criscione dit qu'il y a beaucoup à apprendre sur la biologie de la transmission des clonémates dans le système de douve du foie de la lancette, du nombre de ceux-ci à l'hôte mammifère final à leur dispersion parmi les hôtes finaux individuels.

« Si les clonemates se retrouvent dans le même hôte et le même partenaire, cela équivaut à l'auto-accouplement », a déclaré Criscione. « L'auto-accouplement est une forme extrême de consanguinité, qui est l'un des mécanismes évolutifs qui façonne la façon dont les informations génétiques sont réparties entre les individus d'une population. De plus, il sera intéressant de se demander si un clone particulier domine, ou voyons-nous un mélange de différents clones survivant au processus de transmission à l'hôte final? « 

Parce que les phénotypes hôtes modifiés – comportementaux et morphologiques – par les parasites se produisent dans d'autres groupes de parasites au-delà des trématodes, Criscione dit qu'il sera important de fusionner l'écologie, la génétique des populations et la phylogénétique des parasites avec ces traits de manipulation des parasites pour bien comprendre leurs origines, signification adaptative et contexte écologique.

« Les parasites sont extrêmement divers en termes d'écologie et de nombre d'espèces différentes qui ont évolué au cours d'un cycle de vie parasitaire », a ajouté Criscione. « Par conséquent, il sera passionnant de découvrir les façons possibles par lesquelles les phénotypes hôtes modifiés sont apparus à travers les différents parasites. »