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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Détermination du sexe chez les abeilles, bourdons et fourmis

Détermination du sexe : une base génétique commune aux abeilles, bourdons et fourmis

Abeilles ouvrières
© WEBER Jean
Le gène csd, impliqué dans la détermination du sexe, était considéré comme unique à la lignée des Apidae. Nous avons montré que i) csd n’est pas restreint aux Apidae mais est présent chez les bourdons et fourmis, ii) qu'il provient d'une duplication ancestrale du gène fem (gène clé de la cascade de détermination du sexe) chez l’ancêtre commun au sous-ordre des Aculeata iii) que les gènes fem et csd représentent un des rares exemples d'évolution concertée par conversion génique.

Contexte et enjeux

Le système de détermination du sexe est très variable chez les insectes et mal connu chez les hyménoptères. Dans cet ordre, sl-CSD, un des mécanismes principaux identifié, est prédit comme pouvant entraîner les petites populations dans un vortex d'extinction. En effet un individu se développe en femelle uniquement s’il est hétérozygote au locus déterminant le sexe (csd), les diploïdes homozygotes se développant en mâles diploïdes de fertilité généralement très réduite. Le nombre d'allèles à ce locus dans les populations est généralement élevé (15 à 20), ce qui permet de limiter la production de mâles diploïdes, sauf dans le cas de populations de petite taille. L'équipe développe un projet visant à caractériser ce locus et son fonctionnement au niveau moléculaire chez les hyménoptères parasitoïdes, à définir la correspondance entre variant moléculaire et allèle phénotypique, et à produire des outils d'identification des allèles permettant d'évaluer leur dynamique dans les populations, en lien avec la probabilité de survie de ces populations.

Résultats

Le gène csd, dont la composition allélique détermine le développement mâle ou femelle d'un individu, avait été identifié dans le genre Apis et était considéré comme unique à la lignée des Apidae. La base moléculaire de la détermination du sexe dans les autres hyménoptères restait donc inconnue. Nos résultats ont démontré que i) csd n’est pas restreint à la lignée des Apidae mais présent également chez les bourdons et fourmis, ii) qu'il provient d'une duplication ancestrale du gène fem (gène clé de la détermination du sexe) chez l’ancêtre commun au sous-ordre des Aculeata  iii) que les gènes fem et csd représentent un des rares exemples d'évolution concertée par conversion génique. Ces résultats, publiés récemment dans Nature Communications posent à présent la question de l'existence et du rôle du gène csd chez d'autres hyménoptères et notamment le groupe des guêpes parasitoïdes, largement utilisées comme auxiliaires en lutte biologique.

Perspectives

L'existence du gène csd et son rôle dans la détermination du sexe des hyménoptères vont être étudiées en dehors du sous-ordre des Aculeata, et notamment dans le groupe des guêpes parasitoïdes, très utilisées comme auxiliaires de lutte biologique. Ceci permettra d’affiner la datation de la duplication ancestrale de fem qui a donné naissance à csd, de déterminer l’étendue chez les hyménoptères de la présence du gène csd  et d’obtenir une meilleure compréhension des mécanismes évolutifs mis en jeu. 

Valorisation

L'étude de la base moléculaire du mécanisme csd de détermination du sexe va être élargie aux guêpes parasitoïdes dans plusieurs espèces d'ichneumonides et braconides. Son identification permettra d’étudier la diversité des allèles csd dans des populations expérimentales et d’aborder des questions telles que le niveau minimum de diversité génétique nécessaire au locus csd pour la survie de la population et la capacité d’évolution des allèles csd au sein des populations. Ces aspects sont très importants dans le cadre de la lutte biologique pour comprendre et prédire l'impact du système de détermination du sexe sur le devenir d'un petit nombre d'individus introduits (vortex d'extinction ou pas) ou la conservation d'espèces importantes, comme les pollinisateurs, dans le cadre du maintien de la biodiversité.

Références bibliographiques : Schmieder Sandra, Dominique Colinet, and Marylène Poirié. “Tracing Back the Nascence of a New Sex-Determination Pathway to the Ancestor of Bees and Ants.”  Nature Communications 3: 895–7. doi:10.1038/ncomms1898.