Des fragments d’ADN mobiles impliqués dans l’adaptation de drosophiles à de nouveaux cactus

Une récente étude en biologie évolutive, impliquant des scientifiques du Laboratoire de biométrie et de biologie évolutive (LBBE – CNRS / Lyon 1 Université / VetAgroSup), met en évidence le r?le potentiel d’éléments transposables, des séquences d’ADN mobiles, dans l’adaptation de drosophiles cactophiles à différents cactus h?tes. Publiée dans Genome Research, cette recherche s’inscrit dans une collaboration internationale de longue durée avec une équipe brésilienne. Elle apporte un nouvel éclairage sur les mécanismes génétiques associés à la spéciation écologique.

Chez ces mouches, le cactus constitue à la fois la ressource alimentaire et le site de ponte. Certaines lignées ont récemment colonisé des cactus colonnaires, entra?nant des processus de spécialisation et de divergence entre populations. ? Le changement d’h?te modifie profondément l’environnement écologique de l’insecte et peut conduire à un isolement reproductif ?, souligne Cristina Vieira, chercheuse au LBBE et auteure de l’étude.

Pour comprendre les bases génétiques de cette adaptation, les scientifiques ont produit et analysé plusieurs génomes et transcriptomes ? c’est-à-dire l’ensemble des ARN produits par les gènes exprimés à un moment donné ? d’espèces présentant des préférences d’h?tes différentes. Ils montrent que les gènes impliqués dans la détection et l’utilisation du cactus, notamment les récepteurs olfactifs, sont enrichis en éléments transposables. Une famille particulière, les hélitrons, jouerait un r?le prépondérant dans la régulation de l’expression des gènes. ? Ces séquences pourraient agir comme des interrupteurs capables d’ajuster l’activité de gènes impliqués dans l’adaptation ?, précise la chercheuse.

L’étude met également en évidence la formation de transcrits chimériques associant gènes et éléments transposables, y compris pour des gènes liés aux choix de l’h?te. Cette plasticité transcriptomique pourrait contribuer aux différences d’expression observées entre espèces spécialisées sur des cactus distincts. Ces résultats constituent la première démonstration d’une association directe entre éléments transposables et spéciation écologique dans ce modèle.

Au-delà de ce modèle, ces résultats contribuent à la compréhension des mécanismes génétiques de l’adaptation à des environnements changeants. ? La dynamique des éléments transposables pourrait participer à la capacité des espèces à s’adapter à de nouvelles conditions écologiques, un point qui devra être testé expérimentalement ? conclut Cristina Vieira.

Légende photo : William Vilas Boas Nunes et Cristina Vieira au LBBE
? Eric Le Roux / Direction de la communication Lyon 1 Université

Méthodologie et collaboration

Ce travail repose sur la production de nouveaux génomes, leur annotation fine pour les séquences répétées et l’analyse comparative de données d’expression. Il a mobilisé des approches bio-informatiques spécifiques, ainsi qu’un outil développé par l’équipe pour détecter les transcrits chimériques (Oliveira et al 2024)[1].

Initié en 2020, cette recherche s’inscrit dans une collaboration de longue durée entre équipe européennes (France et Espagne) et brésiliennes. Il a impliqué notamment Claudia Carareto du laboratoire brésilien UNESP et le doctorant Daniel Siqueira de Oliveira (en cotutelle LBBE et UNESP), qui est le premier auteur de cette étude.

L’étude a bénéficié d’un financement bilatéral entre la Funda??o de Amparo à Pesquisa Do Estado de S?o Paulo (FAPESP) et l'Université de Lyon (UDL).

Contact chercheuse LBBE : cristina.vieira@univ-lyon1.fr

[1] Oliveira, D.S., Fablet, M., Larue, A., Vallier, A., Carareto, C.M.A., Rebollo, R., Vieira, C., 2023. ChimeraTE: a pipeline to detect chimeric transcripts derived from genes and transposable elements. Nucleic Acids Research 51, 9764–9784. https://doi.org/10.1093/nar/gkad671