Vous n’avez probablement pas passé beaucoup de temps à penser à l’utérus de la mouche des fruits, Drosophila melanogaster. Mais la plupart des scientifiques non plus ne l’ont pas fait, même si la drosophile est l’un des animaux de laboratoire les plus étudiés. Aujourd'hui, une équipe de biologistes de l'Université de Californie à Davis a examiné pour la première fois en profondeur l'utérus de la drosophile et a découvert quelques surprises, qui pourraient avoir des implications non seulement pour la compréhension de la reproduction des insectes et potentiellement de la lutte antiparasitaire, mais également pour la compréhension de la fertilité des animaux. les humains.
L'ouvrage est publié le 25 octobre dans Actes de l'Académie nationale des sciences.
La drosophile est un sujet de prédilection pour les généticiens et les biologistes du développement depuis plus d'un siècle.
« La drosophile est un système très productif à bien des égards », a déclaré Rachel Thayer, chercheuse postdoctorale travaillant avec le professeur distingué David Begun au département d'évolution et d'écologie de l'UC Davis. Il existe de nombreux catalogues de types de cellules et de gènes pour la plupart des systèmes organiques de la mouche. Mais les organes reproducteurs féminins – l’utérus, les glandes féminines et les organes de stockage du sperme – ont été pour la plupart laissés de côté.
Les humains et les insectes ont une fécondation interne, de sorte que l’appareil reproducteur féminin doit faire face à des corps étrangers allant du sperme aux virus sexuellement transmissibles. Les insectes, comme de nombreux autres animaux femelles, notamment les oiseaux et les reptiles, possèdent des organes capables de stocker des spermatozoïdes viables pendant de longues périodes.
« Nous voulions identifier tous les types de cellules et leurs modes d'utilisation des gènes pour ces organes importants », a déclaré Thayer.
Thayer et Begun, avec les coauteurs Elizabeth Polston et Jixiang Xu, ont disséqué les appareils reproducteurs d'environ 150 mouches. Ils ont pu séparer les noyaux cellulaires en gouttelettes individuelles et étiqueter l’ARN de chaque cellule avec une sorte de code-barres. En séquençant l’ARN, ils ont pu identifier un profil d’expression génique de cellules individuelles et les trier en types.
« Nous pouvons identifier les types de cellules qui expriment certains gènes et leur origine », a déclaré Thayer.
Auparavant, aucun type de cellule provenant de l’utérus de la mouche n’était identifié avec des marqueurs génétiques. La nouvelle étude révèle plus de 20 types de cellules différents dans l'utérus et les organes associés.
La chose la plus excitante pour moi est de découvrir des types de cellules dont nous n’avions pas prédit l’existence auparavant. C’est une anatomie auparavant invisible. »
Rachel Thayer, chercheuse postdoctorale, Département d'évolution et d'écologie d'UC Davis
Favoriser le stockage du sperme
L'étude a révélé qu'environ 40 % des gènes des « protéines du liquide séminal », précédemment identifiés comme étant produits uniquement chez les mouches mâles, sont également exprimés chez la mouche femelle, en particulier dans les organes de stockage du sperme. Ils peuvent être essentiels au maintien de spermatozoïdes viables pendant de longues périodes.
On pense que certaines protéines du liquide séminal manipulent la mouche femelle d’une manière qui profite au mâle, par exemple en retardant l’accouplement de la femelle. De tels conflits sexuels ont fait l’objet d’études considérables, pour la plupart théoriques.
« Il y a un débat sur le rôle réel que jouent ces conflits sexuels, car la reproduction sexuée doit toujours être collaborative », a déclaré Thayer. La découverte que bon nombre de ces protéines sont produites à la fois par des mouches mâles et femelles signifie que les scientifiques devront ajuster leur réflexion sur ces idées, a déclaré Thayer.
« Cela n'exclut pas complètement la possibilité d'un conflit sexuel moléculaire, mais cela limite la manière dont cela pourrait se produire », a-t-elle déclaré.
Bien que la reproduction soit évidemment très différente chez les humains et chez les insectes, la mouche des fruits peut être un modèle pour comprendre la reproduction animale à un niveau fondamental. Par exemple, les protéines du liquide séminal pourraient ouvrir la voie à de nouvelles méthodes de culture et de stockage du sperme humain sans congélation, ce qui bénéficierait aux traitements de fertilité.
Espèce la plus nombreuse sur Terre, les insectes pollinisent et procurent d’autres avantages, détruisent les cultures et sont porteurs de maladies. Une meilleure compréhension de la reproduction des insectes pourrait conduire à de nouvelles stratégies de contrôle.
Thayer travaille actuellement avec des isolats de drosophile du monde entier pour mieux comprendre comment les mouches évoluent en réponse aux stress environnementaux, tels que le changement climatique et les pesticides.
Le travail a été soutenu par des subventions des National Institutes of Health.