À Villeurbanne, des mouches de cactus éclairent l’adaptation

Au Laboratoire de biométrie et biologie évolutive, à Villeurbanne, des chercheurs de Lyon 1 ont travaillé sur un modèle minuscule: des drosophiles qui vivent dans des cactus. Leur étude, publiée dans Genome Research, met en évidence le rôle possible d’éléments transposables, ces séquences d’ADN capables de changer de position dans le génome ou d’y laisser des copies héritées, dans l’adaptation de ces mouches à différents cactus hôtes.

Pour une drosophile cactophile, changer de cactus n’est pas anodin. Le cactus sert à la fois de garde-manger et de lieu de ponte. Il faut le reconnaître par l’odeur, supporter sa chimie, y déposer ses œufs, y développer ses larves. Quand des populations se spécialisent sur des plantes différentes, leurs comportements et leurs gènes peuvent diverger. À terme, ce type de changement d’hôte peut participer à l’isolement reproductif et à la formation de nouvelles espèces.

La nouveauté du travail tient à la manière dont cette divergence est lue dans le génome. L’équipe a comparé six génomes et des transcriptomes, c’est-à-dire les ARN produits par les gènes exprimés, chez des espèces ou sous-espèces associées à des cactus différents. Les chercheurs observent un enrichissement d’éléments transposables près de gènes liés au changement d’hôte. Environ 39 % des gènes de récepteurs olfactifs étudiés présentent des sites de liaison pour facteurs de transcription situés dans ces fragments mobiles. Ces sites peuvent influencer l’activité de gènes utiles pour détecter et utiliser le bon cactus.

Une famille d’éléments transposables ressort particulièrement: les hélitrons, qui représenteraient environ la moitié des cas observés autour de ces sites de régulation. L’étude relève aussi des transcrits chimériques, mêlant séquences de gènes et séquences d’éléments transposables, dans 6,27 % des gènes exprimés analysés, y compris pour des fonctions liées à la préférence d’hôte. Le résultat ne démontre pas à lui seul qu’un fragment d’ADN mobile fait choisir un cactus plutôt qu’un autre. Il montre, en croisant génomes, expression des gènes et transcrits chimériques, que ces fragments peuvent être associés à des zones du génome engagées dans l’adaptation.

L’ancrage lyonnais est méthodologique autant que biologique. Le LBBE, unité associant Lyon 1, le CNRS et VetAgroSup, travaille précisément à l’interface entre biologie évolutive, modélisation et bioinformatique. L’équipe de Cristina Vieira étudie depuis longtemps l’influence des éléments transposables sur la structure et l’expression des génomes. Lyon 1 indique que ce travail a mobilisé des approches bioinformatiques spécifiques, dans la continuité d’un outil développé par l’équipe pour détecter les transcrits chimériques issus de gènes et d’éléments transposables.

Ici, l’innovation ne prend pas la forme d’un appareil, d’un traitement ou d’un service. Elle tient à une méthode: repérer dans de grands jeux de données génomiques des mécanismes discrets par lesquels le vivant change d’habitudes. À Villeurbanne, cette fois, le signal passe par des mouches, des cactus et de petits fragments d’ADN dont les effets se lisent dans l’expression des gènes.