Une espèce de lézard entièrement féminin créée en laboratoire

Des chercheurs ont élevé une nouvelle espèce de lézard entièrement féminin, imitant un processus qui s’est produit naturellement dans le passé mais qui n’a jamais été directement observé.

« Il s’agit de recréer les événements qui conduisent à de nouvelles espèces », a déclaré le biologiste cellulaire Peter Baumann, de l’Institut Stowers pour la recherche médicale, dont la nouvelle espèce est décrite le 3 mai dans les Proceedings of the National Academy of Sciences. « Elle est liée à la question de savoir comment ces espèces unisexuées apparaissent en premier lieu. »

Les espèces exclusivement féminines qui se reproduisent en se clonant elles-mêmes — un processus appelé parthénogenèse, dans lequel les embryons se développent sans fécondation — étaient autrefois considérées comme des flukes évolutifs sans issue. Mais au cours de la dernière décennie, l’unisexualité a été découverte dans plus de 80 groupes de poissons, d’amphibiens et de reptiles. Ce n’est peut-être pas une telle impasse après tout.

La plus connue de toutes les espèces unisexuelles est Aspidoscelis, les lézards à queue de fouet du sud-ouest de l’Amérique du Nord, dont 7 des 12 espèces sont unisexuelles. Des études génétiques suggèrent que leur unisexualité est apparue à la suite d’unions historiques de deux lézards à reproduction sexuelle appartenant à des espèces étroitement apparentées, dont la progéniture hybride possédait les mutations nécessaires à la parthénogenèse.

Dans deux des queues de fouet unisexuées, cela semble avoir été suffisant ; elles sont immédiatement devenues entièrement féminines. Chez les cinq autres, il a fallu un autre cycle d’accouplement sexuel traditionnel. Ces espèces sont dites triploïdes, portant deux jeux de chromosomes de l’espèce mère d’origine et un du père.

Mais pour toutes les preuves de ces hybridations historiques, il a été remarquablement difficile de les observer dans le présent. Lorsque de nouveaux whiptails hybrides ont été trouvés dans la nature, ils se sont invariablement révélés stériles. Il en va de même pour les essais en laboratoire, dont l’un a duré 29 ans et a concerné 230 lézards de neuf espèces. Les chercheurs se sont retrouvés face à une énigme : bien que l’ajout de chromosomes soit clairement possible, c’est un désastre chaque fois qu’on le voit.

« Il existe des espèces reconnues pour lesquelles cet événement d’hybridation s’est produit il y a 100 000 ans », a déclaré Baumann. « Mais il y a aussi des hybrides qui sont apparus au cours des cinq dernières années. Si vous allez au Nouveau-Mexique et que vous regardez autour de vous, vous pouvez les trouver. Ils ont également surgi en laboratoire, mais ils sont stériles. »

Il y avait cependant un indice historique de réussite hybride. En 1967, une femelle A. exsanguis captive, triploïde et parthénogénétique, s’est accouplée avec succès avec un mâle A. inornata. Une des femelles a pondu des œufs. Ils n’ont pas été soignés, mais Baumann et ses collègues ont soupçonné qu’ils auraient pu se développer.

Dans la nouvelle étude, ils ont revisité cette expérience, en accouplant à nouveau A. exsanguis avec A. inornata. Cette fois, cela a fonctionné de manière concluante. Six œufs ont été récupérés et incubés, produisant quatre femelles hybrides. Toutes ont continué à se cloner. Ces rejetons en sont maintenant à leur quatrième génération, en pleine santé et représentant « une preuve de principe » de la façon dont de nouveaux lézards parthénogénétiques pourraient évoluer dans la nature.

L’équipe de Baumann n’a pas encore décidé comment nommer leur nouvelle espèce, qui comptait en mars 68 femelles avec d’autres œufs en route. Plus urgent qu’un nom est la poursuite de l’étude. « Quelle est la différence fondamentale entre ces lézards et tous les hybrides qui ont été examinés au cours des 40 dernières années ? » a-t-il déclaré.

C’est une question aux multiples implications. L’expertise de Baumann porte sur la division cellulaire ; comparer la division cellulaire sexuelle, connue sous le nom de méose, chez la nouvelle espèce avec d’autres lézards infertiles pourrait révéler des mécanismes encore peu appréciés. « En comparant et en contrastant la méiose chez différentes espèces, j’ai pris conscience du peu de connaissances que nous avons sur la méiose dans n’importe quel organisme », a-t-il déclaré.

Si cette hybridation en laboratoire s’avère analogue aux moments d’hybridation qui se produisent dans la nature, elle pourrait soutenir l’idée que l’unisexualité n’est pas une impasse évolutive. Les lézards de Baumann viennent effectivement de recevoir un afflux de mutations génétiques, offrant une variété inaccessible aux individus qui se clonent eux-mêmes. Il se demande si certaines lignées de lézards ne pourraient pas en fait alterner entre reproduction sexuée et unisexuée, en fonction des pressions de chaque époque.

« Est-ce vraiment le cas que, une fois qu’une espèce est unisexuée, c’est gravé dans la pierre, et il en sera ainsi jusqu’à sa disparition ? » a-t-il déclaré. « Ou y a-t-il une chance que le matériel des lignées unisexuées puisse retrouver son chemin ? »

Image : 1) L’un des descendants hybrides. (William B. Neaves). 2) Sur la moitié gauche de l’image, une fille hybride à reproduction parthénogénétique repose entre ses espèces parentales ; à droite, les descendants de deuxième, troisième et quatrième génération de l’hybride. (PNAS).

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Citation : « Synthèse en laboratoire d’une espèce de vertébrés à reproduction indépendante ». Par Aracely A. Lutes, Diana P. Baumann, William B. Neaves et Peter Baumann. Actes de l’Académie nationale des sciences, Vol. 108. No. 18, 3 mai 2011.

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