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Les Cichlidés des grands lacs africains : une famille de poissons à l’évolution accélérée

by Frédéric Magné - published on , updated on

Les mécanismes de speciation restent pour une grande part à élucider. La famille des cichlidés qui s’est diversifiée en plus de 2000 espèces au sein des grands lacs africains, fournit un modèle unique pour nous renseigner sur l’évolution des vertébrés. Dans le cadre d’un consortium international sous l’égide du BROAD Institute, une équipe de l’Institut de Génétique et Développement de Rennes, sous la direction de Francis Galibert, reconnu pour ses études génétiques sur le modèle du chien, a contribué à la détermination de la séquence nucléotidique et à l’annotation du génome de cinq espèces de cichlidés représentatifs de cette famille, dont celui du Tilapia (Oreochromis niloticus), une espèce très importante pour l’aquaculture. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature.

Les cichlidés constituent une famille de poissons extrêmement importante avec plus de 2000 espèces vivant dans les grands lacs africains. Les cichlidés sont en cela l’un des exemples les plus frappants d’évolution, par laquelle une espèce s’est diversifiée en de nombreuses autres espèces. Dans le Lac Victoria, pour ne citer qu’un seul exemple, on ne dénombre pas moins de 500 espèces de cichlidés qui se seraient diversifiées en moins de 15 000 à 100 000 ans, ce qui est très court à l’échelle de l’évolution des espèces animales. L’exceptionnelle diversité phénotypique développée par des espèces de cichlidés, même très proches, fait de cette famille un exemple unique chez les vertébrés et suscite l’intérêt des chercheurs.

Les 5 séquences génomiques ont été réalisées par l’approche maintenant devenue classique du fractionnement aléatoire des génomes (dite « shotgun ») avec la technologie développée par la société Illumina. Aux données de séquence ont été associées des données cartographiques : outre les approches informatiques usuelles d’assemblage des données de séquence, la finalisation de la séquence du Tilapia et son ancrage sur le caryotype de ce dernier ont été obtenus par cartographie du génome réalisée à partir d’un panel d’hybrides cellulaires (RH) et par hybridation in situ (FISH).

Le travail d’annotation des différentes séquences génomiques pour l’identification des gènes et familles de gènes et la recherche des séquences régulatrices et d’autres éléments remarquables (Variabilité du nombre de copie de certains gènes (CNV), éléments transposables, micro-ARN) a été facilitée et approfondie par le séquençage des ARN exprimés par une dizaine de tissus du Tilapia. Par ailleurs, l’identification de SNP (Single-nucleotide polymorphism) expliquant la variabilité intra-espèce a été menée chez 60 poissons représentant 6 espèces proches du Lac Victoria. Cette étude a montré une grande diversification des séquences codantes et des éléments régulateurs, en relation avec l’étendue de la diversification phénotypique observée chez les cichlidés.

L’olfaction, fonction extrêmement importante pour la survie de chaque espèce, est également un facteur déterminant dans leur évolution puisqu’elle intervient dans le processus de reproduction au travers du choix des partenaires sexuels. L’identification, par analyse informatique, des données de séquence a permis de définir le nombre et la structure des gènes codant les récepteurs olfactifs ainsi que ceux des gènes TAAR (Trace amine-associated receptor) et montré l’importance du phénomène d’épissage affectant ceux-ci.

L’ensemble des résultats rapportés dans cette étude n’explique pas encore le pourquoi de cette extraordinaire diversification des espèces de cichlidés, un phénomène appelé "radiation évolutive", ici unique par son importance et par sa rapidité. Elle fournit en revanche à la communauté scientifique le support génétique de cette évolution et ouvre la voie à d’autres études plus spécifiques. Par ailleurs, les données de génomique obtenues sur le Tilapia sont capitales pour le développement de l’aquaculture, dont cette espèce représente la deuxième production mondiale, juste derrière celle de la carpe.
 


Tilapia Cabrae ©http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tilapia_cabrae_flipped.jpg
 


 Référence

"The genomic substrate for adaptive radiation in African cichlid fish", Brawand D. et al., Nature, sept. 2014.
 

Contact chercheur

Francis Galibert
Equipe Génétique du Chien
Institut de génétique et développement de Rennes
UMR 6290 – CNRS. Université de Rennes 1
Faculté de Médecine
2 avenue du Professeur Léon Bernard
CS 34317. 35043 Rennes Cedex
Tél : 02 23 23 47 42
Mél : galibert@univ-rennes1.fr