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Analyse de la référence Sex, Mitochondria, and Genetic Rescue

Titre de la review :

Sexe, mitochondries et sauvetage génétique


Figure :

Incompatibilité mitonucléaire pendant le sauvetage génétique. (A) Lorsque les femelles sont introduites au cours d'un sauvetage génétique, les incompatibilités mitonucléaires peuvent se propager d'une génération à l'autre, ce qui réduit leur fitness, surtout chez les générations qui suivront car elles apportent un nouveau génome mitochondrial. (B) L'introduction de mâles est moins susceptible de provoquer une inadéquation, car leurs génomes mitochondriaux ne sont pas transmis.
Chaque pedigree présente deux chromosomes nucléaires (linéaires) et un chromosome mitochondrial (circulaire). Les cases oranges indiquent les génotypes qui sont à risque d'incompatibilités mitonucléaires. Les cases rouges indiquent les génotypes qui sont à risque même si les deux allèles nucléaires doivent être mal appariés. Les lignes pointillées et pointillées indiquent des risques moindres associés à une fréquence globale plus faible d'allèles non appariés.

Résumé de la review :

Le sauvetage génétique est d'une complexité trompeuse dans la pratique et de nombreuses décisions doivent être prises au cours de sa mise en œuvre, y compris le nombre et la source des individus qui y sont introduits. Bien qu'il existe des lignes directrices pour ces décisions, une considération importante à laquelle on s'est peu intéressé est de savoir s'il faut introduire des mâles, des femelles ou une combinaison de ces deux. Le sex-ratio a d'importantes ramifications génétiques, comportementales et démographiques, dont beaucoup n'ont pas été évaluées dans le contexte du sauvetage génétique.

Certains effets génétiques associés à l'introduction des mâles par rapport aux femelles sont évidents. Chez les espèces pour lesquelles le sexe XY est déterminé, seuls les mâles portent le chromosome Y, qui peut posséder des allèles qui seraient bénéfiques pour la population réceptrice. La taille effective de la population est également réduite pour les chromosomes sexuels, et les gènes du chromosome Y non recombinant sont particulièrement sujets à l'accumulation de mutations, ce qui pourrait affecter le succès de reproduction dans de petites populations. Le génome mitochondrial est également sujet à l'accumulation de mutation parce qu'il est généralement hérité par la lignée maternelle et ne subit pas de recombinaison. Par conséquent, l'introduction de mâles ou de femelles pourrait profiter à de petites populations dans lesquelles des mutations délétères se sont accumulées sur les chromosomes Y ou mitochondriaux, respectivement.

Interactions mitonucléaires, inadéquation et femelles
Bien que d'autres aient reconnu l'importance potentielle des effets mitochondriaux dans le sauvetage génétique, aucun n'a pris en compte les effets négatifs associés à la rupture des génotypes mitonucléaires coadaptés (voir figure). Des preuves provenant de divers eucaryotes, y compris des mammifères, des insectes, des crustacés et des levures, ont montré que les incompatibilités mitonucléaires peuvent entraîner une diminution de la fécondité, une diminution de la longévité, des déficiences métaboliques, une tolérance au stress réduite et des anomalies du développement. D'autres études portant sur la vitesse d'évolution, l'introgression et la structure protéique des produits géniques mitonucléaires confirment la coadaptation mitonucléaire et l'évolution compensatoire nucléaire, qui semblent omniprésentes chez les eucaryotes.

Aucune étude n'a examiné directement le rôle des interactions mitonucléaires dans le sauvetage génétique. Il est intéressant de noter, cependant, qu'une expérience de sauvetage génétique chez les guppies a permis d'obtenir de meilleurs résultats lors de l'introduction des mâles, mais les auteurs ont attribué ce résultat aux différences de comportement entre les sexes plutôt qu'aux interactions mitonucléaires. Un cas bien documenté d'effets négatifs sur la fitness résultant d'une tentative de sauvetage génétique est celui des Tigriopus copepods, qui présentent de graves incompatibilités mitonucléaires après hybridation, ce qui suggère que les incompatibilités mitochondriales pourraient influencer le succès du sauvetage génétique. Cependant, une base théorique solide pour le sauvetage génétique qui fusionne modèles démographiques et génétiques de population pertinents font toujours défaut.

Considérations comportementales et démographiques
La sélection sexuelle pourrait également être importante, le système d'accouplement et la préférence des femelles facilitant ou empêchant le mélange génétique entre immigrants et résidents. D'un point de vue démographique, l'introduction de femelles peut contribuer de façon disproportionnée à la survie de la population, car les paramètres de croissance démographique sont souvent plus sensibles au nombre de femelles. De plus, l'utilisation de femelles permet d'introduire des femelles enceintes et d'augmenter ainsi les contributions démographiques et génétiques à la population réceptrice.

Ce que cette review apporte au débat :

Cet article démontre que le choix du sexe à utiliser pour le sauvetage génétique est complexe, compte tenu des conséquences possibles de l'incompatibilité mitonucléaire de la fitness.

  • Des études empiriques sont nécessaires pour déterminer si l'incompatibilité mitonucléaire joue un rôle dans le risque d'échec ou le degré de succès des efforts de sauvetage génétique et pour évaluer son importance par rapport aux questions comportementales et démographiques.
  • L'élaboration des modèles des effets mitonucléaires dans un contexte de sauvetage génétique aideraient à déterminer quels scénarios sont les plus sensibles à ces effets.
  • Rechercher les similitudes entre les individus donneurs et les receveurs au niveau des loci mitochondriaux et d'éviter d'introduire des femelles avec des haplotypes mitochondriaux très divergents.
  • L'importance d'une surveillance continue des populations au cours des générations, là où les effets de l'incompatibilité mitonucléaire sont les plus perceptibles.
Publiée il y a plus de 6 ans par Y. Correa Carmona.
Dernière modification il y a plus de 6 ans.