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Une espèce de levure a des rapports sexuels étranges. Alors que la plupart des organismes utilisent le sexe pour remanier leurs gènes et créer des descendants génétiquement différents de leurs parents, cette espèce fait des efforts extrêmes pour empêcher la recombinaison de son ADN.

Une levure à des rapports sexuels uniques

Cette levure, appelée Saccharomycodes ludwigii, illustre un problème auquel toutes les espèces à reproduction sexuée sont confrontées : si le sexe présente des avantages sur le plan de l’évolution, il a également un coût. Dans certaines circonstances, le remaniement des gènes peut produire des individus qui ne peuvent pas survivre, il est donc préférable de ne pas trop le faire.

« Cette espèce est un cas extrême », déclare Michael Knop, de l’université de Heidelberg, en Allemagne. Knop et ses collègues ont passé plus de dix ans à étudier S. ludwigii. Comme les autres levures, c’est un champignon unicellulaire et il peut se reproduire sexuellement.

Elle le fait par le biais d’un processus appelé méiose : une espèce de levure commence avec deux copies de chaque chromosome, et donc deux copies de chaque gène. Chaque cellule « adulte » échange ensuite des gènes entre ses chromosomes par un processus appelé recombinaison, avant de produire des cellules filles qui ne portent qu’une seule copie de chaque chromosome.

En raison de cette recombinaison, les chromosomes que portent ces cellules filles sont génétiquement distincts de ceux présents dans la cellule adulte. Ainsi, lorsque deux de ces cellules filles fusionnent pour former une descendance avec deux copies de chaque chromosome, cette descendance sera également génétiquement distincte des adultes d’origine.

Elle n’effectue pratiquement jamais de recombinaison

Mais ce n’est pas le cas chez S. ludwigii. Knop et son équipe ont découvert que cette levure n’effectue pratiquement jamais de recombinaison. Ils ont séquencé le parent et la progéniture de cette levure et n’ont pu trouver aucun morceau de chromosome qui ait été échangé. Ce résultat s’est vérifié lorsque les chercheurs ont examiné 10 souches différentes de cette espèce, ce qui suggère qu’elle se comporte ainsi depuis longtemps.

Ce n’est pas que S. ludwigii ne peut pas effectuer de recombinaison – les chercheurs ont découvert qu’elle possède encore la majorité des gènes nécessaires à cette opération.

« Il y a une pression pour maintenir les [taux de recombinaison] à un niveau si bas qu’ils sont très rares, mais l’espèce n’est pas piégée dans une situation où elle ne peut plus le faire », déclare Knop. « C’est formidable d’en avoir appris davantage sur la biologie inhabituelle d’un système fascinant », déclare Maurine Neiman, de l’université de l’Iowa à Iowa City.

Bien que l’on ne sache pas encore pourquoi cette levure ne brasse pas son ADN, la cause pourrait être la délétion d’un gène appelé MER1, qui participe à la recombinaison mais n’est pas entièrement essentiel. M. Knop soupçonne qu’il s’agit d’un accident : cette délétion a peut-être permis de résoudre un problème que rencontrait cette espèce, mais elle a laissé la recombinaison réduite.

Pour Neiman, S. ludwigii s’inscrit dans un contexte plus large. « Toutes sortes d’organismes ont évolué de manière à obtenir au moins certains des avantages du sexe sans en subir tous les coûts », dit-elle. Les organismes ne sont pas simplement sexuels ou asexués, dit-elle : il y a un spectre.

Une explication de ce comportement sexuel

Selon Mme Neiman, il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les organismes peuvent limiter la recombinaison. « Vous brisez des gènes qui fonctionnent bien ensemble, sans aucune prédiction concernant la façon dont ils vont se comporter dans leur nouvelle recombinaison. » Ainsi, si la recombinaison peut produire des recombinaisons de gènes bénéfiques, elle peut aussi produire des recombinaisons nuisibles qui font que certains descendants ne survivent pas.

Ce risque peut être valable dans des environnements très changeants, mais pas dans des environnements stables. Toutefois, selon Mme Neiman, il est difficile de déterminer avec précision les aspects de l’environnement qui sont les plus importants.

Elle cite un article de 1995 intitulé « Is a little bit of sex as good as a lot ? », selon lequel de nombreuses espèces se porteraient mieux si elles ne recombinaient que rarement leurs gènes. Mais tous les organismes ne disposent pas de la machinerie moléculaire nécessaire pour exercer ce genre de contrôle précis – d’où des espèces comme l’homme, où le mélange du sperme et de l’ovule est une loterie. « Ces levures », dit Neiman, « pourraient avoir parfaitement réussi leur pari ».

Cette recherche a été pré-publiée dans bioRxiv.

Source : New Scientist
Crédit photo sur Unsplash : Drew Hays