Les organes génitaux des poissons sont asymétriques

Les biologistes évolutionnistes de l'Université de Constance ont résolu une question centenaire concernant les organes génitaux asymétriques des poissons à fertilisation interne de la famille des Anablepidae. Étonnamment, la direction de l'asymétrie génitale chez ces poissons est aléatoire plutôt qu'héréditaire.

L'asymétrie d'un poisson (ici le quatre-yeux Anableps anableps) est connue pour les organes génitaux avec des individus droitiers et d'autres gauchers.

Les poissons à quatre yeux du genre Anableps et leurs parents sont une famille de poissons des néotropiques avec un certain nombre de traits bizarres qui fascinent les naturalistes depuis des siècles. Ceux-ci incluent un oeil "fendu" qui leur permet de voir à la fois au-dessus et sous la surface de l'eau en même temps; être des porteurs vivants, c'est-à-dire qu'ils donnent naissance à une progéniture pleinement développée, tout comme les mammifères; et des organes génitaux manifestement asymétriques chez les mâles de toutes les espèces et chez les femelles de certaines espèces.

Asymétrique et polymorphe

Les organes génitaux des mâles, appelés gonopodes, sont des nageoires anales transformées qui peuvent être utilisées comme organe copulatoire pour inséminer des femelles compatibles. Curieusement, ces structures en forme de pénis sont asymétriques et leur extrémité est pliée vers la gauche ou vers la droite. Les femelles ont à leur tour une prolifération asymétrique de tissu qui recouvre l'ouverture génitale latéralement. Par conséquent, seuls les mâles et les femelles compatibles peuvent s'accoupler avec succès. Au sein des populations, il existe à la fois des droitiers et des gauchers. De manière frappante, la question de savoir si cette asymétrie est héréditaire ou aléatoire est restée sans solution pendant plus d'un siècle.

Une nouvelle recherche menée par des biologistes évolutionnistes de l'Université de Constance en collaboration avec la Fundación Miguel Lillo en Argentine et publiée dans les Actes de la Royal Society montre que la direction de l'asymétrie génitale chez les poissons anablépidés n'est pas héréditaire mais en fait déterminée au hasard.

Pourquoi le côté compte

"Nous avons commencé par une question assez simple", déclare le Dr Julián Torres-Dowdall, auteur principal de l'étude et chercheur au laboratoire de zoologie et de biologie évolutive de l'Université de Constance dirigé par le professeur Axel Meyer : "Le père des mâles de gauche". Cela peut sembler être une question étrange à poser, mais pour les biologistes évolutionnistes, l'asymétrie en général, et la question de l'héritabilité en particulier, est incroyablement intéressante en raison de son potentiel à conduire l'émergence de nouvelles espèces.

Les poissons anablépidés sont particulièrement intéressants non seulement parce que leurs organes génitaux sont asymétriques - un trait rare qu'ils partagent avec certains insectes, serpents, la plupart des mammifères ruminants, les oiseaux aquatiques et certaines familles de poissons. Fait intéressant, les individus avec des organes génitaux gauches ou droits peuvent être trouvés dans des proportions similaires au sein des populations. "C'est rare et utile en même temps que cela nous permet d'aborder la question de l'héritabilité et, par conséquent, de comprendre l'évolution et le maintien des deux formes génitales (gauchers et droitiers) et son potentiel à différencier les populations et éventuellement la spéciation" ajoute Torres-Dowdall.

Le hasard, pas la génétique

Pour déterminer si l'aspect latéral des organes génitaux chez les poissons anablépidés est déterminé génétiquement et transmis à la génération suivante, les chercheurs ont étudié deux genres de la famille des Anablepidae : Anableps, qui comprend trois espèces de poissons à quatre-yeux, et Jenynsia, un genre composé de 15 espèces de porteurs vivants unilatéraux. En combinant des expériences de reproduction avec des analyses génomiques, l'équipe a établi qu'il n'y a pas d'héritabilité forte dans le sens de l'asymétrie génitale chez les poissons anablépidés.

"Nos expériences avec des populations captives et naturelles ont montré que tous les descendants étaient asymétriques - avec une proportion presque égale de organes génitaux gauche et droit dans les populations naturelles et dans l'expérience de reproduction", explique Torres-Dowdall. Dans les deux cas, le côté génital des fils était indépendant du côté du père. "Cela suggère fortement que la direction de l'asymétrie est déterminée par le hasard plutôt que par l'hérédité et explique en partie la persistance de ce trait particulier au fil du temps".

L'incompatibilité entre les morphes n'est pas un moteur de spéciation

Les analyses génomiques n'ont montré aucune preuve que des marqueurs génétiques, c'est-à-dire des régions spécifiques du génome, soient associés à une asymétrie génitale. De plus, il n'y avait aucune preuve de différences génomiques accumulées entre les individus de gauche et de droite. Ceci est conforme au modèle général trouvé dans d'autres espèces avec des traits asymétriques similaires. En outre, rien n'indique que l'existence des organes génitaux gauche et droit devrait être considérée comme des moteurs potentiels de la spéciation : "Il y a l'idée que l'incompatibilité entre les individus gauches et droits pourrait potentiellement entraîner l'évolution de deux nouvelles asymétriques, mais soit à gauche, soit à droite", explique Torres-Dowdall. "Cependant, pour qu'une nouvelle espèce évolue, la variation dans le sens de l'asymétrie devrait avoir une composante génétique.Notre étude suggère fortement que ce n'est pas le cas des poissons anablépidés".