Archées

Une molécule « ancestrale » apporte un nouvel éclairage sur la reproduction sexuée ! PUBLIÉ LE 15 JUIL 2022 À 15H30 MODIFIÉ LE 15 JUILLET 2022 PAR IVES ETIENNE reproduction-sexuee © Shutterstock Une équipe internationale de chercheurs vient de présenter dans Nature Communications une étude étonnante sur la fusion entre un gamète femelle, l’ovule, et un gamète mâle, le spermatozoïde. Selon les chercheurs, elle proviendrait d’une ancienne forme d’échange génétique impliquant des archées et une protéine particulière. La reproduction sexuée : l’union de deux gamètes La reproduction sexuée est un type de reproduction qui implique la fusion de deux cellules reproductrices. Un gamète mâle et un gamète femelle. Le gamète mâle est le spermatozoïde et le gamète femelle se nomme l’ovule. Lors de la reproduction, ces deux cellules s’unissent pour former un nouvel individu. Lire aussi : Voici un acarien qui peut se reproduire sans sexe Toutes les cellules de l’organisme contiennent « 2 n » chromosomes. C’est-à-dire qu’ils sont présents en double exemplaire dans le noyau de chaque cellule. Ces cellules sont des cellules diploïdes. Pour éviter un doublement du nombre de chromosomes à chaque nouvelle génération de cellules, les gamètes doivent subir le phénomène de méiose pour devenir haploïdes. Elles contiennent alors « n » chromosomes. Durant ce phénomène relativement complexe, quatre cellules haploïdes sont formées. La reproduction sexuée est un mode de reproduction source d’une variation génétique qui commence dès les premiers stades de la méiose. Lors de cette étape, les chromosomes se croisent suivant un phénomène connu en anglais par le terme de « crossing-over ». Ce qui permet un brassage génétique lors de la reproduction. La reproduction sexuée implique donc une variation génétique indispensable à la survie des espèces. Dans leur étude parue dans Nature Communications, les chercheurs présente une théorie selon laquelle la fusion entre un gamète mâle et un gamète femelle lors de la reproduction sexuée pourrait trouver son origine dans la fusion de microorganismes appelés archées. Pendant longtemps, ces microorganismes s’appelaient des archéobactéries, car les scientifiques pensaient qu’il s’agissait de bactéries plus anciennes. Les archées, des organismes procaryotes différents des bactéries Reproduction sexuée archées Les archées vivent dans les conditions difficiles comme ces zones hydrothermales du parc national du Yellowstone aux États-Unis. Ces microorganismes sont apparus sur Terre il y a plus de 3 milliards d’années. Ce sont des êtres unicellulaires procaryotes qui ne possèdent pas de noyau cellulaire. D’une taille comprise entre 0,1 et 15 microns, les archées ont colonisé l’ensemble des milieux terrestres. On en trouve même dans des endroits où aucun autre être vivant ne pourrait subsister comme les endroits anaérobies, les milieux à très forte salinité, les sources d’eau chaude et aussi à très grande profondeur. Des analyses génétiques ont permis de classer les archées à part et de ne plus les considérer comme d’anciennes bactéries. On sait aujourd’hui que les archées sont aussi éloignées des bactéries que des cellules eucaryotes. Le monde du vivant se divise d’ailleurs maintenant en trois parties : les eucaryotes, les procaryotes (les bactéries) et les archées. Les chercheurs ont découvert que les archées peuvent contenir une protéine appelée Fusexin 1. Il s’agit d’une molécule qui ressemble à une protéine fusogène appelée HPA2 découverte dans des virus, des plantes et des animaux invertébrés. Une protéine fusogène intervient durant la fusion des gamètes. Lors de la fécondation, le spermatozoïde perd son flagelle et entre en contact avec un ovule. Il faut à ce moment-là que les deux membranes cellulaires fusionnent en une seule et même bicouche lipidique. Ceci pour que le matériel génétique du spermatozoïde puisse pénétrer au sein de l’ovule. C’est à ce niveau qu’intervient la protéine fusogène. Lire aussi : Origine de la vie : nos cellules viennent de la fusion des premières bactéries Une importante molécule ancestrale capable de provoquer la fusion cellulaire Pour étudier la molécule Fusexin 1 et pour vérifier son activité fusogène, les chercheurs ont utilisé des techniques de biologie computationnelle. Celles-ci permettent d’étudier des systèmes biologiques. Comment ? Grâce à l’application de méthodes d’analyses de données et de modélisation mathématiques. Ils se sont aussi servis de méthode, de modélisations protéique et de techniques de cristallographie aux rayons X. Les scientifiques se sont rendu compte que la Fusexin 1 est structurellement proche du fusogène HAP2 capable de déclencher la fusion des membranes plasmiques des cellules. « La fusion des gamètes fascine l’humanité depuis plus de 150 ans. Comme nous savions déjà que les protéines de typez HAP2 sont utilisées pour fusionner la membrane des virus enveloppés avec les cellules hôtes, nous nous sommes demandé si cette molécule clé provenait d’un virus et avait ensuite été reconvertie pour la fusion des gamètes chez les plantes et les animaux ou l’inverse ». – Luca Jovine de l’institut Karolinska en Suède et co-auteur de cette étude. Les chercheurs doivent maintenant continuer leurs études. Elles permettront de déterminer si la molécule Fusexin 1 peut être considérée comme la molécule ancestrale dont dérivent les autres fusogènes viraux, végétaux et animaux. Les scientifiques vont aussi tenter de déterminer si cette molécule joue un rôle effectif dans les cellules d’archées afin de permettre par exemple un échange de matériel génétique d’une cellule à l’autre. Lire aussi : Découverte de près de 1000 espèces de microbes enfermés dans les glaciers du Tibet Source : D., Nishio, S., Li, X. et al., « Discovery of archaeal fusexins homologous to eukaryotic HAP2/GCS1 gamete fusion proteins », Nature Communications 13, 3880 (2022), https://doi.org/10.1038/s41467-022-31564-1