La drague chez les drosophiles: une histoire de vibrations
- cle-bodin
- 23 nov. 2021
- 5 min de lecture
Dernière mise à jour : 26 nov. 2023
Une nouvelle étude de l’université de Cambridge a permis une avancée majeure dans la compréhension de la reproduction chez la drosophile, cette petite mouche devenue modèle pour scientifiques. Comment le mâle séduit-il la femelle ? Et comment le signal de séduction est-il perçu par la femelle ? Décryptage de la Bête Pensante.
C’est l’apanage de la « neuroethologie », comprendre les interactions entre le système nerveux et les comportements biologiques d’une espèce. Dans cette étude publiée dans Current Biology, McKelvey et al. ont décortiqué ces interactions étape par étape entre la période de séduction du mâle et l’accouplement (ou non) avec la femelle. Des Drosophiles melanogaster élevées en laboratoire mais aussi sauvages ont été recrutées pour cette expérience.
 © David Duneau CNRS | La drosophile est devenue au fil du temps la muse des scientifiques, en partie grâce à son cycle de reproduction court et à sa facilité d’élevage en laboratoire. Drosophila melanogaster, aussi appelée « mouche du vinaigre », est l’espèce la plus connue. Nous lui devons une grande partie de nos connaissances en génétique du développement et de la vision. Son génome est aujourd’hui entièrement décrypté. En parallèle, des études comportementales ont montré qu’elle présentait une vie sociale très riche allant même jusqu’à la transmission culturelle de ses préférences sexuelles. |
La drague
Les mâles drosophiles ont plusieurs cartes en main pour séduire et n’hésite pas à stimuler tous les sens de la femelle. Un échange mutuel de phéromones permet aux deux partenaires de mieux se connaître et d’estimer s’ils se plaisent. C’est en quelque sorte le « premier regard ». Le mâle peut alors entamer son « chant de l’amour » et faire vibrer ces ailes avec une fréquence et une intensité dont il est maître. Ce chant sera reçu par la femelle grâce à ses antennes. Mais, si elle n’est pas insensible à cette démonstration, il lui en faut plus pour s’accoupler.
Le mâle va alors jouer sa dernière carte en faisant vibrer non plus ses ailes mais son abdomen, un mécanisme (« tremulation » en anglais) très répandu chez les insectes.
De bonnes vibrations
Pour la première fois, les chercheurs ont montré que ces vibrations abdominales étaient la clé du succès vers la reproduction chez les drosophiles. Pour le prouver, ils ont comparé le comportement de femelles normales avec celui de femelles n'ayant plus d'antennes. Sans leurs capteurs, elles ne peuvent plus percevoir les vibrations du mâle de manière auditive. Or, malgré l’opération, celles-ci demeuraient sensibles à la séduction (elles s’immobilisaient lors des vibrations du mâle tout comme les femelles avec antennes).
Ces résultats suggèrent que les vibrations séductrices du mâle ne sont pas transmises auditivement (c'est à dire dans l’air). Mais alors comment ? Elles sont en fait transmises à travers le support, une assiette ou la peau d'un fruit par exemple, sur lequel repose notre couple de mouches.
Le fruit défendu
Contrairement au "twerk" chez l’humain, le but de la trémulation n’est pas visuel mais bien mécanique. L’abdomen en vibration du mâle va entraîner une vibration du support, la plupart du temps un fruit, et les femelles présentes vont alors s’immobiliser. Une immobilité qui rendrait l’accouplement plus facile par la suite.
Les chercheurs ont mesuré, à l’aide d’un vibromètre laser, si les vibrations variaient en fonction du fruit sur lequel étaient posés nos deux tourtereaux. Résultat, entre la pomme, la banane et la figue de barbarie, le mâle n’a clairement pas les mêmes performances. Heureusement, ces différences ne semblent pas affecter le comportement de la femelle qui s’immobilise à chaque fois.
Attendez un peu, comment peut-on voir tout ça sur des mouches si petites?
Non, les stagiaires n’ont pas passé leurs nuits, les yeux plissés, à regarder les petites mouches se faire la court. Les couples de drosophiles ont été placés dans de petites chambres en plexiglass et filmées à l’aide d’une caméra haute résolution. Leur comportement a ensuite été analysé image par image par des logiciels sur ordinateur et décrypté par les scientifiques.
Comment les femelles perçoivent-elles ces vibrations ?
Nous avons vu que les vibrations se propageaient à travers le support mais, arrivées jusqu'à la femelle, comment celle-ci les perçoit ? Et bien des capteurs se situeraient... dans leurs pattes !
Les vibrations abdominales du mâle vont circuler à travers le fruit jusqu’aux pattes de la femelle posée un peu plus loin. Ce signal va alors être capté par des récepteurs spécifiques: les "organes chordotonaux" situés au niveau du tibia et du fémur de la drosophile. Pour les visualiser, les chercheurs ont utilisé la GFP (Green Flurorescent Protein) qui colore les cellules en vert sous la lumière du microscope. Cette technique a permis de mettre en évidence l’existence de neurones reliant les organes chordotonaux au système nerveux de nos femelles mouches. Ce sont eux qui vont assurer transport de l’information et induire une réaction comportementale chez la femelle. Comment les chercheurs ont-ils montré cela ?
Des gènes à la carte
Les scientifiques ont sélectionné plusieurs lignées de drosophiles dont le génome a été modifié en laboratoire. Chaque lignée possédaient un gène cible identique mais localisé dans une région différente de la patte de la drosophile. Lorsque les chercheurs ont bloqué ce gène, les conséquences n'ont pas été les mêmes pour chaque lignée. Notamment, les femelles de la lignée pour laquelle le gène était localisé dans les organes chordotonaux ne s'immobilisaient plus en réaction aux vibrations du mâle. Elles étaient devenues insensibles aux signaux séducteurs.
La technique Gal4/UAS
Les généticiens ont créé des variantes génétiques de drosophiles à partir d’un gène de levure nommé Gal4. Chaque lignée exprime le gène Gal4 dans un groupe de neurones précis, par exemple ceux reliant le fémur au système nerveux. Appelons ces mouches "Gal4 fémur". La particularité de ce gène est qu’il ne peut être actif que lorsqu’il est associé à une séquence ADN appelée « UAS ». D’autres lignées de drosophiles ont donc été créés afin d'exprimer la séquence UAS à côté d’un gène d’intérêt, par exemple un gène empêchant les neurones de fonctionner. Appelons ces mouches là, UAS-NeuronesHorsService. Maintenant si l’on fait se reproduire des drosophiles Gal4 fémur avec des UAS-NeuronesHorsService on obtient.... des drosophiles Gal4 fémur-UASNeuronesHorsService. Traduction ? Des bébés mouches dont les neurones reliant le fémur au système nerveux sont hors service.
Et les chercheurs sont allés encore plus loin en identifiant les canaux ioniques mis en jeu dans ce processus: Nanchung et Piezo de leurs petits noms. Plus petits qu’un nanomètre, ils s'ouvrent lorsqu’on les stimule mécaniquement pour faire passer des éléments entre la cellule et le milieu extérieur. Si on les bloque, le résultat est le même qu’en bloquant les neurones : la femelle ne répond plus aux vibrations séductrices du mâle. Les canaux Piezo sont présents chez la plupart des animaux y compris l’homme et seraient impliqués dans la perception du toucher « fin ». Autrement dit, les caresses.
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