Séquencer le génome du tilapia pour éclairer la diversification des vertébrés

Des chercheurs de l'Institut de génétique et développement de Rennes ont contribué au séquençage de cinq espèces de cichlidés (poissons de la famille du tilapia, dont celui-ci). L'un des enjeux est de comprendre comment ces poissons, qui se sont diversifiés en un temps record en plus de 2000 espèces au sein des lacs africains, peuvent nous renseigner sur l'évolution des vertébrés. Publication dans Nature.

Tilapia - dessins J. Green (1901) - Extrait de Les poissons du bassin du Congo - Boulenger, George Albert, 1858-1937
  1. Diversification des cichlidés
  2. Consortium
  3. Séquençage
  4. Odorat
  5. Perspectives

Sous la direction de Francis Galibert, professeur émérite à l’Institut de Génétique et Développement de Rennes et reconnu pour ses études génétiques sur le modèle du chien, quatre chercheurs* ont participé à une étude internationale portant sur le génome des cichlidés, donnant lieu à une publication dans Nature.

* Il s'agit de Richard Guyon et Michaelle Rakotamanga anciennement post-doctorants ; Naoual Azzouzi anciennement doctorante et Frédérique Hubler, chercheuse au CNRS.

Diversification des cichlidés

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.

Consortium

Afin de réunir le maximum d’informations à la compréhension de ce phénomène d’évolution, un consortium scientifique international rassemblant près d’une trentaine de laboratoires de recherche s’est constitué sous l’égide du BROAD Institute.

Grâce à un financement du NIH (National Institutes of Health), ce consortium scientifique a ainsi pu déterminer la séquence nucléotidique des génomes de 5 cichlidés représentatifs, dont celui du Tilapia (Oreochromis niloticus), une espèce très importante pour l’aquaculture en tant que 2e production mondiale après la carpe.

Séquençage

Ces 5 séquences génomiques ont été réalisées par l’approche maintenant devenue classique du fractionnement aléatoire des génomes (dite « shotgun »).

Aux données de séquences 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 réalisés par cartographie du génome, grâce à un travail réalisé précédemment dans le cadre d’un contrat ANR (Agence nationale de la recherche).

Le travail d’annotation des différentes séquences génomiques pour l’identification des gènes et familles de gènes et la recherche des séquence régulatrices et d’autres éléments remarquables (CNV, éléments transposants, 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 la grande diversification phénotypique observée chez les cichlidés.

Odorat

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. Elle a montré l’importance du phénomène de « splicing » affectant ceux-ci.

Perspectives

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.