610 quatrième partie Les mécanismes de l’évolution
iNvestigatioN
. Figure 25.25
quelle est la cause de la perte des épines chez l’épinoche lacustre ?
eXpÉrIeNCe Les épinoches (Gasterosteus aculeatus) marines possèdent une paire d’épines défensives
sur leur face ventrale ; par contre, ces épines sont plus courtes ou absentes chez certaines populations
d’épinoches lacustres. Michael Shapiro, David Kingsley et leurs collègues de la Stanford University ont
réalisé des croisements génétiques et ont découvert que le principal responsable de la diminution de la
longueur des épines était un gène développemental appelé Pitx1. Les chercheurs ont ensuite testé deux
hypothèses portant sur le mécanisme par lequel Pitx1 causerait ce changement morphologique.
Hypothèse A : Une variation dans la séquence d’ADN de Pitx1 a causé la diminution de la taille des
épines chez certaines populations d’épinoches lacustres.
Pour vérifier cette hypothèse, l’équipe de chercheurs a eu recours au séquençage d’ADN pour comparer les séquences codantes du gène Pitx1 de populations d’épinoches marines et lacustres.
Hypothèse B : Une variation dans la régulation de l’expression de Pitx1 a causé la diminution de la
taille des épines chez certaines populations d’épinoches lacustres.
Pour vérifier cette hypothèse, les chercheurs ont surveillé le développement d’embryons d’épinoches
pour voir dans quelle région du corps s’exprimait le gène Pitx1. Ils ont mené des expériences d’hybridation in situ (voir le chapitre 20) en utilisant l’ADN de Pitx1 comme sonde pour détecter l’ARNm de
Pitx1 chez le poisson.
rÉsULTaTs
Vérification
de l’hypothèse A :
Il y a des différences entre les séquences
codantes du gène Pitx1 des épinoches
marines et lacustres.
Les 283 acides aminés de la protéine Pitx1 sont identiques
chez les populations d’épinoches marines et lacustres.
Vérification
de l’hypothèse B :
Il y a des différences dans la régulation
de l’expression de Pitx1.
Gros plan
de la bouche
Gros plan de la surface ventrale
Les flèches rouges (
) indiquent les lieux d’expression du gène
Pitx1 dans les photographies ci-dessous. Pitx1 s’exprime dans les
épines ventrales et la région buccale des embryons d’épinoches
marines, mais seulement dans la région buccale des embryons
d’épinoches lacustres.
Résultat :
non
Résultat :
oui
Embryon d’épinoche marine
Embryon d’épinoche lacustre
CONCLUsION L’absence ou la diminution des épines ventrales chez les populations d’épinoches
lacustres semble résulter principalement d’une variation dans la régulation de l’expression du gène
Pitx1, et non d’une variation dans la séquence d’ADN du gène.
sOUrCe M. D. Shapiro et al., Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in
threespine sticklebacks, Nature 428 : 717723 (2004).
eT sI ?
Décrivez la série de résultats qui aurait amené les chercheurs à conclure qu’un changement dans la séquence codante du gène Pitx1 était plus important qu’une variation dans la régulation
de l’expression du gène.
Épinoche à trois épines
(Gasterosteus aculeatus)
Épines ventrales
iNvestigatioN
. Figure 25.25
quelle est la cause de la perte des épines chez l’épinoche lacustre ?
eXpÉrIeNCe Les épinoches (Gasterosteus aculeatus) marines possèdent une paire d’épines défensives
sur leur face ventrale ; par contre, ces épines sont plus courtes ou absentes chez certaines populations
d’épinoches lacustres. Michael Shapiro, David Kingsley et leurs collègues de la Stanford University ont
réalisé des croisements génétiques et ont découvert que le principal responsable de la diminution de la
longueur des épines était un gène développemental appelé Pitx1. Les chercheurs ont ensuite testé deux
hypothèses portant sur le mécanisme par lequel Pitx1 causerait ce changement morphologique.
Hypothèse A : Une variation dans la séquence d’ADN de Pitx1 a causé la diminution de la taille des
épines chez certaines populations d’épinoches lacustres.
Pour vérifier cette hypothèse, l’équipe de chercheurs a eu recours au séquençage d’ADN pour comparer les séquences codantes du gène Pitx1 de populations d’épinoches marines et lacustres.
Hypothèse B : Une variation dans la régulation de l’expression de Pitx1 a causé la diminution de la
taille des épines chez certaines populations d’épinoches lacustres.
Pour vérifier cette hypothèse, les chercheurs ont surveillé le développement d’embryons d’épinoches
pour voir dans quelle région du corps s’exprimait le gène Pitx1. Ils ont mené des expériences d’hybridation in situ (voir le chapitre 20) en utilisant l’ADN de Pitx1 comme sonde pour détecter l’ARNm de
Pitx1 chez le poisson.
rÉsULTaTs
Vérification
de l’hypothèse A :
Il y a des différences entre les séquences
codantes du gène Pitx1 des épinoches
marines et lacustres.
Les 283 acides aminés de la protéine Pitx1 sont identiques
chez les populations d’épinoches marines et lacustres.
Vérification
de l’hypothèse B :
Il y a des différences dans la régulation
de l’expression de Pitx1.
Gros plan
de la bouche
Gros plan de la surface ventrale
Les flèches rouges (
) indiquent les lieux d’expression du gène
Pitx1 dans les photographies ci-dessous. Pitx1 s’exprime dans les
épines ventrales et la région buccale des embryons d’épinoches
marines, mais seulement dans la région buccale des embryons
d’épinoches lacustres.
Résultat :
non
Résultat :
oui
Embryon d’épinoche marine
Embryon d’épinoche lacustre
CONCLUsION L’absence ou la diminution des épines ventrales chez les populations d’épinoches
lacustres semble résulter principalement d’une variation dans la régulation de l’expression du gène
Pitx1, et non d’une variation dans la séquence d’ADN du gène.
sOUrCe M. D. Shapiro et al., Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in
threespine sticklebacks, Nature 428 : 717723 (2004).
eT sI ?
Décrivez la série de résultats qui aurait amené les chercheurs à conclure qu’un changement dans la séquence codante du gène Pitx1 était plus important qu’une variation dans la régulation
de l’expression du gène.
Épinoche à trois épines
(Gasterosteus aculeatus)
Épines ventrales