Découvrir le mystère de la naissance vivante chez les poissons cartilagineux

La viviparité, ou la capacité de donner naissance à des jeunes vivants, est généralement liée aux mammifères. Cependant, ce mode de reproduction a évolué plusieurs fois à travers divers

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>vertébrés[{“attribute=””>vertebrates, avec plus de 150 occurrences distinctes. Cela comprend plus de 100 cas chez les reptiles, 13 chez les poissons osseux, 9 chez les poissons cartilagineux, 8 chez les amphibiens et 1 chez les mammifères.

Par conséquent, pour comprendre l’évolution de la viviparité, il est nécessaire d’étudier le trait à travers différentes lignées évolutives. Dans le cas des poissons cartilagineux, qui comprennent

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>espèce[{“attribute=””>species comme les requins, les raies et les raies, jusqu’à 70 % de ces espèces donnent naissance à des jeunes vivants. Malgré cela, la viviparité chez ces animaux reste insuffisamment comprise en raison de leur nature insaisissable, de leur faible taux de reproduction et de leurs génomes volumineux et répétitifs.

Dans un article récent publié dans Genome Biology and Evolution, une équipe de chercheurs dirigée par Shigehiro Kuraku, auparavant chef d’équipe au Laboratoire de phyloinformatique du RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research au Japon, a entrepris de combler cette lacune. Leur étude a identifié des protéines de jaune d’œuf qui ont été perdues chez les mammifères après le passage à la viviparité mais conservées chez les requins et les raies vivipares. Leurs résultats suggèrent que ces protéines pourraient avoir évolué vers un nouveau rôle dans la nutrition de l’embryon en développement chez les poissons cartilagineux.

Selon Kuraku, qui travaille maintenant en tant que professeur de laboratoire d’histoire de la vie moléculaire à l’Institut national de génétique de Mishima, les chercheurs souhaitent depuis longtemps en savoir plus sur l’évolution de la viviparité chez les requins et leurs proches. “La reproduction est l’une des caractéristiques les plus fascinantes des poissons cartilagineux car ils présentent un large éventail de modes de reproduction.”

Parmi les espèces vivipares, cela comprend une gamme de mécanismes pour fournir des nutriments à l’embryon en développement, allant de la dépendance uniquement aux nutriments présents dans le sac vitellin de l’embryon, à l’alimentation de l’embryon avec des œufs non fécondés, sécrétant des nutriments de l’utérus (“lait utérin”), ou transfert des nutriments via un placenta.

Pour mieux comprendre ces différents mécanismes, les auteurs ont recherché dans les données génomiques et transcriptomiques de 12 poissons cartilagineux des homologues de la vitellogénine (VTG), une protéine majeure du jaune d’œuf synthétisée dans le foie femelle chez les espèces pondeuses. Quel que soit leur mode de reproduction, toutes les espèces de poissons cartilagineux avaient au moins deux copies de VTG, tandis que toutes les copies de VTG ont été perdues chez les mammifères (bien que les auteurs aient identifié une copie chez le diable de Tasmanie, un marsupial, qui n’était pas connu auparavant pour abritent un gène VTG).

Ensuite, les auteurs ont recherché des homologues du récepteur VTG ; alors que les mammifères conservent une seule copie de ce récepteur, Kuraku et ses collègues ont identifié deux anciennes duplications en tandem donnant lieu à trois copies du récepteur chez les poissons cartilagineux. Les auteurs notent que cette découverte était inattendue.

“Nous avons prédit la rétention des gènes de la protéine du jaune d’œuf dans les génomes des requins, car les requins vivants dépendent en partie de l’apport nutritionnel du jaune d’œuf”, explique Kuraku. “Ce qui nous a le plus surpris, c’est que les poissons cartilagineux, y compris les requins, ont plus de copies des gènes récepteurs de la protéine du jaune d’œuf.”

Cela suggère que ces protéines peuvent fournir une nouvelle fonction dans cette lignée vivipare.

Pour faire la lumière sur les fonctions de VTG et de son récepteur chez ces espèces, les auteurs ont comparé les données de transcriptome tissu par tissu d’un requin pondeur (la roussette) et de deux requins vivipares. Le requin à volants est une espèce vivipare qui ne fournit aucun nutriment maternel à l’embryon en développement, tandis que le chien lisse immaculé a un placenta. Chez la roussette nuageuse qui pond des œufs, la VTG est principalement exprimée dans le foie et ses récepteurs sont principalement exprimés dans l’ovaire.

En revanche, chez les deux requins vivipares, la VTG était exprimée non seulement dans le foie mais aussi dans l’utérus. Fait intéressant, le récepteur VTG a également été exprimé dans l’utérus chez ces espèces. Cela suggère que les protéines VTG peuvent non seulement fonctionner comme nutriments du jaune, mais peuvent également être transportées dans l’utérus, où elles peuvent jouer un rôle dans l’alimentation maternelle de certains poissons cartilagineux.

Comme l’ont noté les auteurs, cette possibilité intrigante reste à confirmer par des études fonctionnelles. Ils espèrent également étendre cette analyse à une enquête pangénomique sur les facteurs associés aux divers modes de reproduction des poissons cartilagineux. Malheureusement, de telles expériences sont difficiles chez ces espèces étant donné le défi d’obtenir des échantillons biologiques. Kuraku et ses collaborateurs espèrent cependant changer cela.

“Cette étude a été rendue possible par la mise en réseau d’individus possédant divers types d’expertise qui reconnaissent le potentiel biologique des poissons cartilagineux”, explique Kuraku. “Cela a également conduit au lancement et au développement du consortium Squalomix”, une initiative lancée en 2020 pour promouvoir des approches génomiques et moléculaires ciblant spécifiquement les espèces de requins et de raies. Le consortium vise à rendre ses ressources accessibles au public, y compris une technique de culture cellulaire qui pourrait aider à permettre des essais fonctionnels de molécules, facilitant ainsi la recherche future sur les modes de reproduction de ces créatures insaisissables et fascinantes.

Référence : “Homologues de protéines de jaune d’œuf identifiés chez des requins vivants : cooptés dans le passage de la lécithotrophie à la matrotrophie ?” par Yuta Ohishi, Shogo Arimura, Koya Shimoyama, Kazuyuki Yamada, Shinya Yamauchi, Taku Horie, Susumu Hyodo et Shigehiro Kuraku, 20 février 2023, Biologie et évolution du génome.
DOI : 10.1093/langue/evad028