Chromosome social ou supergènes chez les fourmis

Alain Lenoir Mis à jour 15-Jul-2020

Laurent Keller a trouvé un supergène chez la fourmi de feu Solenopsis invicta en 2013, il existe deux formes, monogyne et polygyne, liées à plus de 600 gènes sur deux chromosomes SB et Sb qui ressemblent à des chromosomes sexuels. Il n'y a pas de recombinaisons entre ces chromosomes. Ils comportent le gène Gp9 (odorant binding protein) et dans les colonies monogynes on a des ouvrières SB/SB. Dans les colonies polygynes on a des SB/SB et des SB/Sb. Les sb/sb ne sont pas viables (Voir Wang et al. 2013, Pracana et al 2017). On a appelé ces deux chromosomes « chromosome social » ou "supergènes". Cette découverte a fait le buz avec de nombreux articles sur les sites web. Voir par exemple Koppe 2013.

Selon Laurent Keller "Un supergène, c'est un groupe de gènes qui sont liés sur un chromosome, explique Laurent Keller, du Département d'écologie et d'évolution. En principe, les gènes se séparent lorsque l'on fait des bébés, parce qu'il y a ce que l'on appelle la recombinaison: les chromosomes se cassent et se recollent avec un chromosome homologue. Au cours des générations, les gènes se transmettent de manière indépendante. Un supergène, au contraire, est lui constitué de gènes collés ensemble. Chez les fourmis de feu, ce sont environ 600 gènes - 60% d'un chromosome - qui sont liés et transmis ensemble depuis des centaines de milliers d'années. L'avantage, c'est que ça permet de contrôler la variation des gènes, avec un gène qui va peut-être influencer le comportement et un autre gène qui va influencer autre chose, poursuit Laurent Keller. Cela permet d'assurer la transmission du mode d'emploi génétique de systèmes aussi sophistiqués que ceux de ces fourmis." (Sillig 2020). Chez plusieurs espèces de Solenopsis on trouve aussi ces supergènes (Yan et al 2020).

Dans l'équipe de Michel Chapuisat on a montré que chez Formica selysi on retrouve le chromosome social associé au statut monogyne ou polygyne. Ce "gène" est non recombinant et dans une région différente par rapport à la fourmi de feu (Purcell et al. 2014). On retrouve ces supergènes chez 14 espèces de Formica, ce qui marque une lointaine ancienneté et les auteurs suggèrent un nouveau modèle évolutif "eroded strata model". Le facteur le mieux conservé est un facteur de transcription essentiel pour le développement moteur des drosophiles (Brelsford et al 2020, voir aussi Hunt 2020). "Cette espèce a la particularité d’exister sous deux formes différentes : certaines colonies, appelées monogynes, n’ont qu’une seule reine tandis que d’autres comptent de nombreuses femelles fertiles (sociétés polygynes). En 2014, l’équipe a découvert que cette variation dans l’organisation sociale était due à la présence d’un supergène. Situé sur le chromosome 3, celui-ci regroupe plus de 500 gènes soudés entre eux et constitue 4% du génome de l’animal. Il est transmis tel quel à la descendance, sans recombinaison. Le brassage usuel entre les gènes n’a donc plus lieu. Chez Formica selysi, une des deux formes possibles du supergène (allèles) est appelée m (pour monogyne) et l’autre p (pour polygyne). Les reines peuvent donc posséder deux p, deux m ou un de chaque. Le p est un élément génétique égoïste, qui provoque la mort de tous les descendants n’ayant pas hérité de cet élément." (Avril et al 2020; voir aussi Hunt 2020, Affentranger 2020).

 

   

Réf
- Affentranger, M. (2020) Des gènes égoïstes évincent leurs rivaux. news.unil.ch 7 juillet 2020. Lien
- Avril, A., J. Purcell, S. Béniguel and M. Chapuisat (2020). Maternal effect killing by a supergene controlling ant social organization. Proceedings of the National Academy of Sciences: 202003282. doi: 10.1073/pnas.2003282117.
- Brelsford, A., J. Purcell, A. Avril, P. Tran Van, J. Zhang, T. Brütsch, L. Sundström, H. Helanterä and M. Chapuisat (2020). An Ancient and Eroded Social Supergene Is Widespread across Formica Ants. Current Biology 30(2): 304-311.e304. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.11.032
- Hunt, B. G. (2020). Supergene Evolution: Recombination Finds a Way. Current Biology 30(2): R73-R76. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.12.006
- Koppe, M. (2013) Les fourmis de feu possèdent un chromosome social qui conditionne leurs colonies. maxisciences.com, 19 janvier 2013, p. http://www.maxisciences.com/fourmi/les-fourmis-de-feu-possedent-un-chromosome-social-qui-conditionne-leurs-colonies_art28346.html. Pdf
- Passera, L. and A. Wild (2016). Formidables fourmis, Quae. 160p. Voir Chromosome social
- Pracana, R., A. Priyam, I. Levantis, R. A. Nichols and Y. Wurm (2017). The fire ant social chromosome supergene variant Sb shows low diversity but high divergence from SB. Molecular Ecology 26(11): 2864-2879. 10.1111/mec.14054. Libre d'accès
- Purcell, J., Brelsford, A., Wurm, Y., Perrin, N., and Chapuisat, M. (2014). Convergent genetic architecture underlies social organization in ants. Curr. Biol. 24, 2728–2732.

- Sillig, L. (2020) Des supergènes déterminent l'organisation politique des fourmis. rts.ch, 21 janvier 2020, p. https://www.rts.ch/info/sciences-tech/11029782-des-supergenes-determinent-l-organisation-politique-des-fourmis.html. Avec une séquence audio de 8 min.
- Wang, J., Y. Wurm, M. Nipitwattanaphon, O. Riba-Grognuz, Y.-C. Huang, D. Shoemaker and L. Keller (2013). A Y-like social chromosome causes alternative colony organization in fire ants. Nature 493: 664-668. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature11832.html#supplementary-information
- Yan, Z., S. H. Martin, D. Gotzek, S. V. Arsenault, P. Duchen, Q. Helleu, O. Riba-Grognuz, B. G. Hunt, N. Salamin, D. Shoemaker, et al. (2020). Evolution of a supergene that regulates a trans-species social polymorphism. Nature Ecology & Evolution. 10.1038/s41559-019-1081