The handicap principle holds that costly sexual signals can reliably indicate mate quality. Only individuals of high quality can
afford a strong signal—the cost of signaling is relatively lower for high-quality signalers than for low-quality signalers. This critical property is difficult to test experimentally because the benefit of signaling on mating success, and cost of signaling on other components of fitness, cannot easily be separated in obligate sexual organisms. We therefore studied the facultatively sexual yeast Saccharomyces cerevisiae, which produces pheromones to attract potential mates. To precisely measure the cost of signaling, the signal was reduced or removed by deleting one or both copies of the pheromone-encoding genes and measuring asexual growth rate in competition with a wild-type signaler. We manipulated signaler quality either by changing the quality of the assay environment or by changing the number of deleterious mutations carried. For both types of treatment, we found that the cost of signaling decreased as the quality of the signaler increased, demonstrating that the yeast pheromone signal has the key property required for selection under the handicap principle. We found that cells of high genetic quality produce stronger signals than low-quality cells, verifying that the signal is indeed honest.
Titre de l'article
Le coût du signalement sexuel chez les levures
Le coût du signalement sexuel chez les levures
Introduction à l'article
Le coût d'un signal sexuel est un critère essentiel dans le cadre de la théorie du handicap. Sa valeur est néanmoins difficilement mesurable chez la plupart des organismes. L’étude de ce coût chez les levures semblent toutefois faisable. En effet, ces organismes peuvent alterner entre une phase sexuelle et asexuelle, ainsi 2 valeurs de fitness peuvent être mesurées. Durant leur phase sexuelle, les levures sécrètent des phéromones et l’attraction entre 2 cellules se fait via leur détection. La force de ce signal dépend de 2 copies de gènes semi-redondants.
Selon si la production de phéromones est identique chez toutes les cellules et si cette production est coûteuse, plusieurs scénarios évolutifs de ce mécanisme d’accouplement sont prédits. Pagel (1993) a montré que si le signal était coûteux à produire alors il évoluerait en accord avec la théorie du handicap. Cette observation suggère que la recherche des partenaires prendrait en compte la distance mais aussi la qualité phénotypique.
Le coût d'un signal sexuel est un critère essentiel dans le cadre de la théorie du handicap. Sa valeur est néanmoins difficilement mesurable chez la plupart des organismes. L’étude de ce coût chez les levures semblent toutefois faisable. En effet, ces organismes peuvent alterner entre une phase sexuelle et asexuelle, ainsi 2 valeurs de fitness peuvent être mesurées. Durant leur phase sexuelle, les levures sécrètent des phéromones et l’attraction entre 2 cellules se fait via leur détection. La force de ce signal dépend de 2 copies de gènes semi-redondants.
Selon si la production de phéromones est identique chez toutes les cellules et si cette production est coûteuse, plusieurs scénarios évolutifs de ce mécanisme d’accouplement sont prédits. Pagel (1993) a montré que si le signal était coûteux à produire alors il évoluerait en accord avec la théorie du handicap. Cette observation suggère que la recherche des partenaires prendrait en compte la distance mais aussi la qualité phénotypique.
Expériences de l'article
Les cellules haploïdes de levures sont de 2 types et sont définies par les allèles MATα ou MATa. Cet allèle influence leur expression génétique. Les cellules portant l'allèle MATa sécrètent des a-phéromones et ont des récepteurs pour les α-phéromones. C'est l'inverse pour les cellules MATα. L'intensité de ce signal dépend de 2 copies de gènes semi-redondants et est manipulable génétiquement. Les auteurs influencent cette expression par l'altération d'une ou des 2 copies de ces gènes, donnant lieu à des souches de levures différentes. Le signal peut être alors réduit ou non-présent.
L'objectif de l'étude est de mesurer le coût du signalement sexuel (signal qui est la production de phéromones) via la réduction de la valeur de fitness des levures en phase asexuelle. Cette valeur est appréciée par compétition entre les souches de levures "signaleurs" et "non-signaleurs".
Les auteurs observent l'impact de la qualité de l'environnement et du statut génétique sur la force et le coût du signal.
Les cellules haploïdes de levures sont de 2 types et sont définies par les allèles MATα ou MATa. Cet allèle influence leur expression génétique. Les cellules portant l'allèle MATa sécrètent des a-phéromones et ont des récepteurs pour les α-phéromones. C'est l'inverse pour les cellules MATα. L'intensité de ce signal dépend de 2 copies de gènes semi-redondants et est manipulable génétiquement. Les auteurs influencent cette expression par l'altération d'une ou des 2 copies de ces gènes, donnant lieu à des souches de levures différentes. Le signal peut être alors réduit ou non-présent.
L'objectif de l'étude est de mesurer le coût du signalement sexuel (signal qui est la production de phéromones) via la réduction de la valeur de fitness des levures en phase asexuelle. Cette valeur est appréciée par compétition entre les souches de levures "signaleurs" et "non-signaleurs".
Les auteurs observent l'impact de la qualité de l'environnement et du statut génétique sur la force et le coût du signal.
Résultats de l'article
Les premiers résultats ont montré que la production de phéromones est un signal sexuel coûteux. En effet, les individus "non-signaleurs" ont une fitness en phase asexuelle plus forte que les individus "signaleurs".
Les résultats ont montré que ce coût est modulé à la fois par la qualité phénotypique et génétique du "signaleur". En effet cette différence de fitness entre les 2 types d'individus diminue à mesure que ces 2 qualités augmentent. Ainsi les individus de haute qualité subissent un coût plus faible que les individus de faible qualité. En plus de subir un coût moindre, les cellules de bonne qualité produisent un signal plus fort que les cellules de qualité inférieure.
Ces faits conduisent les auteurs à conclure que la production de phéromones chez les levures est un signal honnête de la qualité génétique des individus. De telles observations amènent les auteurs à penser que ce système d'accouplement a les propriétés requises pour évoluer selon la théorie du handicap.
Les premiers résultats ont montré que la production de phéromones est un signal sexuel coûteux. En effet, les individus "non-signaleurs" ont une fitness en phase asexuelle plus forte que les individus "signaleurs".
Les résultats ont montré que ce coût est modulé à la fois par la qualité phénotypique et génétique du "signaleur". En effet cette différence de fitness entre les 2 types d'individus diminue à mesure que ces 2 qualités augmentent. Ainsi les individus de haute qualité subissent un coût plus faible que les individus de faible qualité. En plus de subir un coût moindre, les cellules de bonne qualité produisent un signal plus fort que les cellules de qualité inférieure.
Ces faits conduisent les auteurs à conclure que la production de phéromones chez les levures est un signal honnête de la qualité génétique des individus. De telles observations amènent les auteurs à penser que ce système d'accouplement a les propriétés requises pour évoluer selon la théorie du handicap.
Rigueur de l'article
Les auteurs estiment le coût d'un signal sexuel par son impact sur la physiologie des individus en phase asexuelle. Cette mesure est selon eux un bon indicateur de la viabilité des individus. Plus de justifications, notamment des études l'ayant déjà utilisé, auraient permis de mieux saisir sa pertinence.
Certains termes, comme par exemple "quality", sont utilisés dans plusieurs contextes et pour illustrer différentes idées à la fois; un fait qui ne facilite pas la compréhension de certains passages des résultats. Il est difficile en première lecture d'identifier à quel terme, quel objet d'étude, le mot "quality" est relié. La différence entre qualité phénotypique et qualité génétique aurait pu être plus en évidence. L'article reste néanmoins accessible.
Les bases physiologiques pour un tel coût du signal ne sont pas claires et ne sont pas discutées ici. La discussion apporte néanmoins quelques références bibliographiques sur la complexité du processus de production des phéromones.
Les auteurs estiment le coût d'un signal sexuel par son impact sur la physiologie des individus en phase asexuelle. Cette mesure est selon eux un bon indicateur de la viabilité des individus. Plus de justifications, notamment des études l'ayant déjà utilisé, auraient permis de mieux saisir sa pertinence.
Certains termes, comme par exemple "quality", sont utilisés dans plusieurs contextes et pour illustrer différentes idées à la fois; un fait qui ne facilite pas la compréhension de certains passages des résultats. Il est difficile en première lecture d'identifier à quel terme, quel objet d'étude, le mot "quality" est relié. La différence entre qualité phénotypique et qualité génétique aurait pu être plus en évidence. L'article reste néanmoins accessible.
Les bases physiologiques pour un tel coût du signal ne sont pas claires et ne sont pas discutées ici. La discussion apporte néanmoins quelques références bibliographiques sur la complexité du processus de production des phéromones.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article apporte un nouvel exemple de l'existence de signaux honnêtes, tout du moins détectés sous conditions expérimentales contrôlées. En effet, la production de phéromones correspond ici à un signal impliqué dans l'accouplement de cellules haploïdes et où ce signal est coûteux pour les individus. A mesure que les individus sont de bonne qualité, le signal est plus fort et son coût est moins important. Ce signal serait alors le signe pour les partenaires potentiels de la qualité des individus. Ces critères font écho aux présupposés de la théorie du handicap.
La capacité de manipulation génétique du signal combinée à la technique de mesure de fitness par compétition font des levures des organismes prometteurs pour l'étude de la sélection sexuelle. Leur étude en conditions naturelles reste néanmoins difficile.
Cet article apporte un nouvel exemple de l'existence de signaux honnêtes, tout du moins détectés sous conditions expérimentales contrôlées. En effet, la production de phéromones correspond ici à un signal impliqué dans l'accouplement de cellules haploïdes et où ce signal est coûteux pour les individus. A mesure que les individus sont de bonne qualité, le signal est plus fort et son coût est moins important. Ce signal serait alors le signe pour les partenaires potentiels de la qualité des individus. Ces critères font écho aux présupposés de la théorie du handicap.
La capacité de manipulation génétique du signal combinée à la technique de mesure de fitness par compétition font des levures des organismes prometteurs pour l'étude de la sélection sexuelle. Leur étude en conditions naturelles reste néanmoins difficile.
Remarques sur l'article
Les résultats de l'étude montrent également que les a-phéromones sont moins coûteuses à produire que les α-phéromones. Ce point n'est pas présenté dans "Résultats de l'article" car moins révélateur que les autres résultats. Néanmoins, dans la discussion de l'article ce point est discuté comme pouvant résulter des conditions des tests de compétition qui ne sont probablement pas représentatives des conditions dans la nature.
Les résultats de l'étude montrent également que les a-phéromones sont moins coûteuses à produire que les α-phéromones. Ce point n'est pas présenté dans "Résultats de l'article" car moins révélateur que les autres résultats. Néanmoins, dans la discussion de l'article ce point est discuté comme pouvant résulter des conditions des tests de compétition qui ne sont probablement pas représentatives des conditions dans la nature.
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