Drosophile

Définition

La drosophile est la mouche des fruits, un insecte de 4 mm de long principalement représenté par le diptère brachycère Drosophila melanogaster (mouche du vinaigre). Facile d'élevage, commensal humain associé principalement aux fruits pourris, elle est très étudiée en laboratoire.

Au sens large, les drosophiles sont toutes les espèces de la famille Drosophilidae et particulièrement du genre Drosophila.

Une drosophile mâle :

La drosophile mâle est une mouche (diptère brachycère, holométabole et radiotolérante et même radiorésistante). Drosophila melanogaster est une petite mouche commune de la famille des Drosophilidés que l'on trouve près des fruits non mûrs et pourris.

Explications

La drosophile est l'un des organismes modèles les plus couramment exploités en laboratoire avec les souris. La drosophile est largement utilisée en recherche fondamentale génétique en raison de ses gros chromosomes, de ses nombreuses variétés et de son taux de reproduction rapide.

Les mouches du genre Drosophila, et en particulier celles de l'espèce Drosophila melanogaster, sont mieux connues comme organismes de laboratoire. Comme pour tous les organismes modèles, les drosophiles ont été domestiqués pour des études empiriques, mais elles continuent également d'exister en tant que populations sauvages.

Des décennies de recherche sur ces mouches en laboratoire ont produit des informations étonnantes et importantes sur les processus biologiques de base, mais nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce qu'elles ont à offrir en tant qu'organismes de recherche. Un défi exceptionnel consiste maintenant à s'appuyer sur ces connaissances et à explorer comment l'histoire naturelle a façonné les drosophiles afin de faire progresser notre compréhension de la biologie plus généralement.

La distribution actuelle des drosophiles est mondiale, se trouvant sur tous les continents et la plupart des îles.

Mode de vie

Commensal humain associé principalement aux fruits pourris, la drosophile est également associée à un large éventail de légumes en décomposition et d'autres matières végétales. Le fait que cette mouche soit un généraliste écologique a sans doute contribué à la facilité avec laquelle elle a été initialement propagée en laboratoire, devenant rapidement un système modèle populaire. Les drosophiles se trouvent dans le monde entier et leur vaste distribution a permis des études d'adaptation à différentes latitudes.

D. melanogaster ne vit pas seul. Leurs ressources hôtes en décomposition abritent également de nombreux microbes, ainsi que d'autres arthropodes, y compris d'autres espèces de drosophiles, avec lesquelles ils interagissent.

Certains microbes présents dans le matériau en décomposition eux-mêmes fournissent de la nourriture à D. melanogaster, étant sélectivement consommés par les larves ou les adultes. D'autres microbes sont essentiels pour décomposer les fruits et autres matières végétales en substances, telles que les volatils, qui attirent d'autres mouches adultes vers la source de nourriture, ou pour décomposer la matière organique en nouveau matériau, qui à son tour est consommé par les mouches.

Avec Drosophila simulans, Drosophila hydei, Drosophila immigrans et Drosophila busckii, D. melanogaster fait partie de ce que l'on appelle la "guilde cosmopolite" de la drosophile. Bien que trouvé en association avec ces autres espèces, D. melanogaster colonise les fruits pourris à un moment particulier de la trajectoire de décomposition. Le premier à arriver est D. simulans, suivi de D. melanogaster, puis des autres espèces : cela correspond au fait que D. melanogaster a une tolérance à l'éthanol plus élevée que son parent D. simulans, qui arrive plus tôt, lorsque moins de volatils ont été produits par fermentation.

D'autres arthropodes, en particulier les Coléoptères, sont également communs dans le substrat et sont des prédateurs des mouches en développement.

Cycle de vie

Les drosophiles présentent un métamorphisme complet, ce qui signifie que le cycle de vie comprend un oeuf, une forme larvaire (ressemblant à un ver), une pupe et enfin une émergence (éclosion) en tant qu'adulte volant (imago). C'est la même chose que la métamorphose bien connue des papillons. Le stade larvaire a trois stades, ou mues.

Les stades d'oeuf et de pupe sont sessiles, les larves se déplacent dans le substrat et les adultes sont très mobiles car leur capacité à voler permet leur dispersion. Différentes espèces de drosophiles varient dans leurs temps de développement larvaire, ainsi que dans les âges auxquels les femelles et les mâles atteignent la maturité reproductive.

Le temps de génération de Drosophila melanogaster varie avec la température. Le cycle ci-dessous est pour une température d'environ 22 °C. Les mouches élevées à basse température (jusqu'à 18 °C) mettront environ deux fois plus de temps à se développer.

Cycle de vie d'une drosophile :

Le cycle de vie d'une drosophile (ou d'une mouche plus globalement) est une métamorphose complète, de l'oeuf (embryon) à l'adulte, en passant par 3 stades larvaires, un stade pré-pupe et un stade pupe.

Le cycle est le suivant :

• Jour 0 : La femelle pond des oeufs;
• Jour 1 : Les oeufs éclosent;
• Jour 2 : Premier stade (d'une durée d'un jour);
• Jour 3 : Deuxième stade (d'une durée d'un jour);
• Jour 5 : Troisième et dernier stade (d'une durée de deux jours);
• Jour 7 : Larves commencer l'étape d'itinérance. La pupaison (formation pupale) intervient 120 heures après la ponte;
• Jour 11–12 : éclosion (les adultes sortent de la pupe).

Les femelles deviennent sexuellement matures 8 à 10 heures après l'éclosion. Les femelles peuvent pondre jusqu'à 100 oeufs/jour. Les femelles vierges sont capables de pondre des oeufs; cependant ils seront stériles et peu nombreux.

Après l'éclosion des oeufs, de petites larves doivent être visibles dans le milieu de culture. Si le milieu est blanc, recherchez la petite zone noire (les crochets buccaux) à la tête des larves. Au fur et à mesure que les larves se nourrissent, elles perturbent la surface lisse du milieu et ainsi, en ne regardant que la surface, on peut dire si des larves sont présentes. Cependant, c'est toujours une bonne idée de vérifier à l'aide d'un microscope stéréo. Après le troisième stade, les larves commenceront à migrer vers le haut du flacon de culture afin de se métamorphoser.

Embryogenèse

Des études sur la drosophile ont caractérisé les détails du développement métamorphique chez les insectes holométaboles. L'embryogenèse de la drosophile implique le développement élaboré de novo de segments corporels : une tête, trois segments thoraciques et huit segments abdominaux et des organes vitaux. La larve éclose à la fin de l'embryogenèse creuse activement pour explorer les ressources alimentaires dans l'environnement immédiat et vit séparément des adultes.

Anatomie de la pupe de drosophile :

Schéma anatomique de la pupe d'une drosophile

Les stades adultes sont principalement réservés à la dispersion et à la reproduction. Au stade pupal transitoire et immobile (stade puparium de la pupaison), qui relie les deux stades animaux libres - les larves et l'adulte - des structures adultes distinctes sont formées par le remodelage à grande échelle des tissus larvaires existants et des tissus précurseurs adultes matures.

Les larves nouvellement écloses ont des organes entièrement fonctionnels tels que le cerveau, le vaisseau dorsal (coeur), les corps adipeux, les ganglions lymphatiques et les tubules de Malpighi (rein), recouverts d'un épiderme larvaire segmenté, qui abrite également des cellules précurseurs adultes.

Les cellules précurseurs adultes - appelées cellules imaginales - sont spécifiées comme de petites poches et intégrées dans les régions contralatérales de l'épiderme dans chacun des segments dérivés de l'embryon. Les cellules imaginales finissent par se développer en tissus adultes tels que la capsule céphalique, les appendices adultes et l'épiderme adulte.

De plus, les cellules imaginales qui forment des appendices des segments thoraciques et des organes génitaux adultes sont invaginées sous forme de bourgeons dans la cavité corporelle. Les cellules précurseurs destinées à former l'épiderme abdominal, appelées nid d'histoblastes, sont incrustées sous forme de groupes cellulaires dans l'épiderme larvaire des segments abdominaux. Les cellules imaginales sont stratégiquement placées dans les segments du corps à des endroits précis pour mûrir en structures adultes au cours des stades pupaux.

Espèce modèle en génétique

Les drosophiles sont utilisées depuis le début du 20^ème siècle pour étudier la génétique et le comportement. Thomas Hunt Morgan était le biologiste prééminent étudiant la drosophile au début des années 1900. Il a été le premier à découvrir le lien entre les sexes et la recombinaison génétique, ce qui a placé la petite mouche à l'avant-garde de la recherche génétique. En raison de sa petite taille, de sa facilité de culture et de sa courte durée de génération, les généticiens utilisent la drosophile depuis lors.

Les mouches des fruits sont facilement obtenues dans la nature et de nombreuses entreprises de sciences biologiques portent une variété de mutations différentes. De plus, ces entreprises vendent tout équipement nécessaire à la culture des mouches. Les coûts sont relativement faibles et la plupart des équipements peuvent être utilisés année après année. Il existe une variété d'exercices de laboratoire que l'on peut acheter, bien que la nécessité de le faire soit discutable.

✅ Depuis sa première utilisation en laboratoire au début des années 1900 jusqu'à nos jours, Drosophila melanogaster a été au coeur de percées majeures en génétique. L'utilisation de cette mouche des fruits comme organisme modèle a commencé avec les travaux pionniers de Thomas Hunt Morgan, qui a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1933 pour "ses découvertes concernant le rôle joué par le chromosome dans l'hérédité".

L'ancien élève de Morgan, Herman J. Muller, reçut ensuite le prix en 1946 "pour la découverte de la production de mutations au moyen de l'irradiation aux rayons X". En 1995, les chercheurs Edward B. Lewis, Christiane Nüsslein-Volhard et Eric F. Wieschaus se sont partagé le prix "pour leurs découvertes concernant le contrôle génétique du développement embryonnaire précoce". Plus récemment, Jules Hoffman a partagé le prix 2011 des "découvertes concernant l'activation de l'immunité innée" chez la drosophile.

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