Mécanismes génétiques régulant la taille des spermatozoïdes chez le nématode
Si les spermatozoïdes se déclinent en d’innombrables variations morphologiques dans le règne animal, la compétition spermatique est un aspect essentiel de la reproduction. Dans un article publié dans la revue Genetics, les chercheurs ont quantifié la variation naturelle de la taille des spermatozoïdes sur près de 100 isolats de nématodes Caenorhabditis elegans et montré qu’une délétion dans le gène nurf-1, un régulateur majeur de la chromatine, impactait fortement ce trait phénotypique.
Il existe deux sexes chez C. elegans, l’hermaphrodite auto-fécondant, qui produit des spermatozoïdes pendant son adolescence et des oocytes à l’âge adulte, mais aussi quelques mâles plutôt rares dans la nature mais néanmoins capables de s’accoupler avec les hermaphrodites. L’analyse de quelques isolats naturels avait révélé une variation naturelle de la taille des spermatozoïdes et plusieurs études suggéraient que les mâles capables de fabriquer les plus gros gamètes remportaient la compétition spermatique. Pour autant, rien n’était connu sur les mécanismes moléculaires et les bases génétiques régulant la taille des spermatozoïdes.
Les chercheurs ont donc mesuré la taille des gamètes mâles dans une centaine d’isolats naturels, génétiquement distincts, et montré que ce trait phénotypique avait finalement un caractère compétitif moins important que le nombre de spermatozoïdes inséminés par le mâle dans l’utérus de l’hermaphrodite. Ils ont en revanche confirmé que les spermatozoïdes des hermaphrodites sont toujours plus petits que ceux des mâles. Plus important encore : ils ont posé les bases génétiques de la régulation de la taille des spermatozoïdes. Des tests de complémentation quantitatifs effectués sur une lignée élevée en laboratoire depuis près de 40 ans et adaptée au milieu liquide ont révélé qu’une délétion de 60 paires de bases dans le gène nurf-1 était responsable de l’extrême réduction de la taille des spermatozoïdes observée chez cette lignée.
On savait déjà que cette même délétion, qui affecte la fonction du complexe modificateur de chromatine NURF-1, augmente par ailleurs la reproduction par auto-fécondation chez l’hermaphrodite, la seule qui soit possible en milieu liquide. L’adaptation évolutive de cette souche à des conditions de culture particulières semble ainsi reposer sur de multiples effets de la délétion dans le gène nurf-1.
© Christian Braendle
Pour en savoir plus :
Natural Variation and Genetic Determinants of Caenorhabditis elegans Sperm Size.
Gimond C, Vielle A, Silva-Soares N, Zdraljevic S, McGrath PT, Andersen EC, Braendle C.
Genetics. 2019 Aug 8. pii: genetics.302462.2019. doi: 10.1534/genetics.119.302462. [Epub ahead of print]