Publié le 6 octobre 2025 à 01h06. Des chercheurs japonais ont réussi à transférer un comportement de parade nuptiale complexe d’une espèce de drosophile à une autre en manipulant un seul gène, ouvrant de nouvelles perspectives sur l’évolution des comportements animaux.
- Une équipe de recherche a modifié génétiquement des Drosophila melanogaster pour qu’ils présentent un comportement de parade nuptiale impliquant l’offrande de cadeaux, un comportement normalement observé chez Drosophila subobscura.
- L’étude met en évidence le rôle crucial du gène fru (fruitless) et des neurones à l’insuline dans la régulation de ces comportements spécifiques.
- Cette avancée pourrait aider à comprendre comment de grands changements évolutifs peuvent survenir rapidement, même avec des modifications génétiques relativement minimes.
Les comportements animaux, qu’il s’agisse de rituels d’accouplement, de stratégies parentales ou d’interactions sociales, présentent une diversité remarquable, même entre des espèces étroitement apparentées. Les scientifiques s’interrogent depuis longtemps sur les mécanismes neuronaux qui sous-tendent ces différences comportementales. L’hypothèse dominante est que les variations dans les connexions entre les cellules nerveuses, au sein du cerveau, sont à l’origine de ces divergences. Cependant, identifier précisément quelles connexions neuronales sont responsables de quels comportements spécifiques restait un défi majeur.
L’équipe de recherche, dirigée par le professeur Ryoya Tanaka de l’Université de Nagoya et comprenant les chercheurs Yusuke Hara et Daisuke Yamamoto du NICT (Institut national des technologies de l’information et des communications), s’est concentrée sur les parades nuptiales chez les drosophiles. Chez la Drosophila melanogaster, les mâles vibrent leurs ailes pour attirer les femelles, un comportement souvent décrit comme une « chanson d’amour ». En revanche, les mâles de l’espèce apparentée, Drosophila subobscura, ont une approche plus originale : ils régurgitent de la nourriture et l’offrent à la femelle comme un « cadeau ». Ces deux espèces présentent donc des stratégies de séduction radicalement différentes.
Des travaux antérieurs menés par Yamamoto et ses collègues avaient déjà démontré l’importance du gène fru dans le comportement de parade nuptiale. Ce gène agit en « masculinisant » les cellules nerveuses et contrôle directement le circuit neuronal responsable de la parade. Il est même possible de déclencher le comportement de parade nuptiale chez les mâles, même en l’absence de femelles, en forçant l’activation de ce gène.
En 2017, Yamamoto et Tanaka avaient conjointement découvert que Drosophila subobscura possédait également le circuit neuronal fru qui contrôle la parade nuptiale. Ce circuit est remarquablement conservé entre les deux espèces, avec un nombre similaire de cellules nerveuses, environ 2 000. Forts de ces observations, les chercheurs ont cherché à déterminer si les différences dans l’organisation du circuit fru pouvaient expliquer les différences de comportement entre les deux espèces.
En examinant attentivement les circuits neuronaux des deux espèces, ils ont identifié 18 cellules nerveuses spécifiques dans une région du cerveau appelée interrembra pars, où le gène fru est actif chez Drosophila subobscura. Ils ont constaté que ces cellules présentaient des projections neuronales particulièrement étendues. Des analyses plus approfondies ont révélé que ces cellules étaient en fait des neurones à l’insuline. L’activation de ces neurones à l’insuline pendant le comportement de parade nuptiale chez Drosophila subobscura était fortement corrélée à la présentation du « cadeau », tandis que leur inactivation supprimait ce comportement. Il est donc apparu que les neurones à l’insuline jouaient un rôle central dans ce rituel de séduction spécifique.
Étant donné que des neurones à l’insuline existent également chez Drosophila melanogaster, les chercheurs ont comparé leur organisation dans les deux espèces. Ils ont découvert que, si les deux espèces possèdent ces neurones, seul Drosophila subobscura exprime le gène fru dans ces cellules. De plus, les projections neuronales des neurones à l’insuline sont courtes et limitées chez Drosophila melanogaster, alors qu’elles sont longues et ramifiées chez Drosophila subobscura.
L’équipe a ensuite démontré que l’expression du gène fru dans les neurones à l’insuline de Drosophila subobscura est responsable de l’extension de leurs projections neuronales et de leur connexion avec les neurones de commande de la parade nuptiale. En forçant l’expression du gène fru dans les neurones à l’insuline de Drosophila melanogaster, ils ont réussi à induire l’extension des projections neuronales et leur connexion avec les neurones de commande de la parade. Conséquence remarquable : les mâles de Drosophila melanogaster ainsi modifiés ont commencé à présenter le comportement de présentation de « cadeau », un comportement qu’ils ne manifestent normalement pas lors de leur cour.
Ainsi, l’étude démontre que le comportement de parade nuptiale peut être transplanté d’une espèce à l’autre par la simple manipulation de l’expression d’un seul gène. De plus, les résultats suggèrent que les deux circuits neuronaux, celui impliqué dans la présentation du cadeau et celui impliqué dans la vibration des ailes, peuvent être contrôlés indépendamment.
Commentaires des chercheurs :
« J’ai toujours été fasciné par les insectes et j’ai pensé que les différences de comportements entre les différentes espèces sont directement liées à leur succès évolutif. Au fur et à mesure de mes recherches, je me suis intéressé à la manière dont ces différences comportementales sont créées par les gènes. Je souhaite continuer à étudier les mystérieux schémas comportementaux de divers insectes qui contribuent à leur prospérité. »
Ryoya Tanaka, professeur à l’Université de Nagoya
« Dans l’évolution, on pense généralement que de grands changements sont le résultat de l’accumulation de petits changements. Cependant, l’histoire évolutive montre également des cas de macroévolution, où des caractéristiques extrêmes apparaissent soudainement. Cette commutation comportementale correspond à la macroévolution, et je pense que nous avons pu démontrer que cela peut se produire simplement en modifiant l’expression d’un gène dans 18 cellules. »
Daisuke Yamamoto, chercheur au NICT
« Je suis intéressé par le potentiel caché du cerveau, et je pense que nous avons pu élucider comment de très petits changements peuvent produire de grandes différences comportementales. Je veux continuer à découvrir le potentiel caché qui reste dans le cerveau. »
Yusuke Hara, chercheur au NICT
Informations sur la publication
Publication : Science
Titre : Implementation of an innate courtship behavior across species by manipulation of a sex-determination gene
DOI : 10.1126/science.adp5831
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