Les insectes possèdent plus d’un millier de gènes provenant de microbes, qui les aident à survivre
Des gènes empruntés en permanence pendant des centaines de millions d’années pourraient être à l’origine d’un avantage évolutif pour certaines espèces d’insectes.
Image d’entête : Teigne des crucifères (Plutella xylostella). (Saxifraga-Ab H Baas)
C’est la conclusion publiée dans une nouvelle étude (lien plus bas) par des chercheurs d’une équipe de l’université Zhejiang de Hangzhou, en Chine, et de l’université Vanderbilt, aux États-Unis, qui ont étudié les génomes de 218 insectes différents. L’étude a révélé que des centaines de gènes ont été transmis aux insectes modernes en raison du transfert de gènes à travers les royaumes biologiques, principalement à partir de bactéries, mais aussi de plantes, de virus et d’autres organismes simples.
Il s’agit de la dernière découverte en date d’un ensemble croissant de recherches sur la façon dont les gènes apportent un avantage évolutif aux espèces lorsqu’ils passent d’un organisme à l’autre par un processus appelé transfert horizontal de gènes.
Le transfert d’informations génétiques est souvent considéré dans le contexte de la reproduction sexuée, où les parents transmettent leurs gènes à leur progéniture.
Mais l’information génétique ne s’échange pas seulement dans le domaine sexuel. Chez les organismes unicellulaires comme les bactéries, l’information génétique est souvent échangée lorsque des individus se lient les uns aux autres et transfèrent des gènes dans un processus appelé conjugaison.
En termes simples, le transfert horizontal de gènes désigne les événements au cours desquels des gènes franchissent les frontières génétiques entre les espèces et sont incorporés dans l’ADN d’une nouvelle espèce.
C’est ce processus qui, selon le biologiste évolutionniste Xing-Xing Shen, a permis à une grande quantité d’informations génétiques de passer des plantes et des microbes aux espèces d’insectes.
Shen pense que cela a conféré aux insectes une série de caractéristiques optimisées pour leur survie, des avantages en matière de nutrition et de croissance aux adaptations environnementales.
Selon Shen :
De précédentes études ont montré que le transfert horizontal de gènes pouvait avoir contribué à la biodiversité des insectes. Mais personne ne connaissait l’ampleur du rôle qu’il joue dans ce processus, et comme il y a beaucoup de génomes d’insectes de haute qualité disponibles pour notre analyse, j’ai pensé que c’était le bon moment pour étudier systématiquement la prévalence du TH Gchez les insectes.
Les chercheurs ont étudié les génomes de 11 ordres d’insectes riches en espèces, dont 68 Hyménoptères (qui comprennent les fourmis, les abeilles et les guêpes), 62 Diptères (mouches), 39 Lépidoptères (papillons et mites), 19 Coléoptères (coléoptères) et Hémiptères (vraies punaises), quatre Blattodea (blattes), deux thysanoptères (thrips), deux Ephemeroptera (éphémères), et un chacun des ordres Orthoptera (sauterelles et grillons), Phthiraptera (poux) et Siphonaptera (puces).
Ils ont trouvé de nombreux cas de transfert horizontal de gènes à partir de bactéries, de champignons, de plantes et de virus.
Parmi ceux-ci, Shen et ses collègues ont constaté que les papillons de jour et de nuit présentaient le plus grand nombre de transferts de gènes (16 gènes par espèce) en moyenne.
Les bactéries étaient à l’origine de la majorité des transferts, même s’ils ont constaté que chez certaines espèces comme le moustique tigre (Aedes albopictus), les gènes provenaient de plantes, et la fourmi folle fauve (Nylanderia fulva) de champignons.
Toujours selon Shen :
Cependant, nous ne savons pas si ces transferts de gènes sont bénéfiques pour les insectes, ni même quelles sont les fonctions de la plupart de ces gènes.
Les fonctions des gènes ne sont pas forcément connues et pour comprendre les fonctions de ces séquences étrangères, Shen et son collègue Jinahua Huang ont décidé d’en supprimer une.
Un gène appelé LOC105383139, qui a été transféré de Listeria à l’ancêtre commun des mites et des papillons il y a environ 300 millions d’années, était à plusieurs reprises le plus répandu dans les génomes étudiés.
Les chercheurs ont décidé de supprimer le gène de l’ADN des Teignes des crucifères (Plutella xylostella, image d’entête) et ils ont constaté que les couples accouplés dont le gène avait été « éliminé » produisaient moins de descendants viables que ceux qui n’avaient pas été modifiés.
De plus, selon Huang :
Et puis, nous avons découvert que le gène influence le comportement de cour des mâles. Ce gène a été introduit horizontalement dans presque tous les papillons et mites à partir d’un donneur du genre bactérien Listeria et nous avons vu que les mites dépourvues de ce gène ne peuvent pas produire un grand nombre d’œufs viables.
Les Teignes des crucifères étant des ravageurs connus des producteurs de légumes, l’équipe de recherche prévoit ensuite d’étudier si la modification de LOC105383139 pourrait être bénéfique dans la lutte contre les ravageurs agricoles.
L’étude publiée dans la revue Cell : HGT is widespread in insects and contributes to male courtship in lepidopterans.
