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Des algues brunes apportent des indications sur l’origine des sexes

Les scientifiques ont acquis une meilleure caractérisation de la manière dont la détermination du sexe a évolué chez les algues brunes. Cela a permis de mettre en lumière certains des mécanismes qui régissent les processus biologiques fondamentaux chez tous les êtres vivants.

Recherche fondamentale

Les mécanismes par lesquels le sexe est déterminé diffèrent selon les organismes vivants. Il peut s’agir de facteurs environnementaux, tels que la température des œufs de crocodile pendant l’incubation, de facteurs génétiques (les chromosomes sexuels) ou d’une combinaison des deux – dans le cas de certaines espèces halieutiques. «Nous en savons beaucoup sur la caractérisation du sexe chez les animaux», remarque Susana Coelho, coordinatrice du projet SEXSEA, qui a effectué ses recherches au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et a récemment été nommée directrice de l’Institut Max Planck de biologie du développement, en Allemagne. «Cependant, nous en savons très peu sur ce qui se passe dans le monde des algues.» Les algues brunes ont évolué indépendamment des animaux et des plantes terrestres depuis plus d’un milliard d’années. Et en moins de 300 millions d’années, les algues brunes ont développé des corps multicellulaires dont la complexité rivalise avec celle des plantes. «Les algues brunes sont des organismes étonnants qui ont une immense importance écologique, et qui comportent également des mâles et des femelles», ajoute Susana Coelho. «Mais nous n’en savons pas assez sur leur biologie, notamment sur la façon dont se forment ces mâles et ces femelles.»

Déterminer le sexe

Afin de combler ce manque de connaissances, le projet SEXSEA, avec le soutien du Conseil européen de la recherche, a tenté de découvrir les mécanismes par lesquels les algues déterminent leur sexe. «En comparant différentes espèces d’algues, nous avons pu identifier des gènes qui sont toujours liés aux mâles ou toujours liés aux femelles», explique Susana Coelho. «Les gènes qui sont toujours liés au sexe sont ceux qui étaient présents avant que la spéciation se produise.» La spéciation se produit lorsqu’un groupe au sein d’une espèce se sépare des autres membres de son espèce et développe ses propres caractéristiques uniques. À partir de là, Susana Coelho et son équipe ont daté l’origine des chromosomes sexuels sur une échelle évolutive. Ils ont ensuite pu identifier la base chromosomique de la caractérisation du sexe, ce qui constituera des fondations solides sur lesquelles appuyer une compréhension plus avancée de la biologie des algues brunes. «Nous avons pu obtenir une perspective d’un milliard d’années sur l’évolution des chromosomes sexuels», souligne Susana Coelho. «Nous avons également identifié et caractérisé les chromosomes sexuels de plusieurs espèces d’algues brunes, ce qui nous a permis de mieux comprendre les processus clés qui sous-tendent l’origine et l’évolution des sexe.»

Évolution des sexes

Le fait que les algues brunes ont évolué indépendamment des animaux et des plantes a permis à Susana Coelho d’étudier l’universalité ou l’unicité des processus qui régissent l’évolution des sexes. «Par exemple, l’un des gènes au sein du chromosome mâle présente des similitudes avec le gène SRY», ajoute-t-elle. «Ce gène est impliqué dans la détermination du sexe masculin chez les animaux, y compris les humains.» Cependant, étant donné que les sexes distincts chez les algues et les animaux ont émergé indépendamment, Susana Coelho conclut qu’il est probable qu’une sorte d’évolution convergente soit à l’œuvre. «La nature peut disposer de choix limités en ce qui concerne certains types de processus biologiques», dit-elle. Ces gènes peuvent avoir été “réutilisés” dans les algues et les animaux pour déterminer le sexe.» Une question qui intéresse Susana Coelho est de savoir comment se produit l’hermaphrodisme, phénomène dans lequel un même individu peut engendrer des structures mâles et femelles. «Qu’arrive-t-il aux chromosomes sexuels dans un contexte hermaphrodite?» demande-t-elle. «Et pourquoi toutes les algues brunes ne sont-elles pas hermaphrodites?» Ce travail fascinant a mis en évidence le fait que pour vraiment comprendre la biologie, les chercheurs doivent pouvoir chercher au-delà des modèles animaux et végétaux standards. «J’espère que ce projet aura permis de démontrer que les algues brunes sont des organismes merveilleux», déclare Susana Coelho. «L’étude des algues brunes m’a apporté une vision beaucoup plus large de la biologie.»

Mots‑clés

SEXSEA, sexe, algues, génétique, chromosomes, biologie, gène, évolution, hermaphrodite

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