Présentation épinoches
Suite à la fonte de la calotte glaciaire qui recouvrait l’Amérique du nord, le Canada, des lacs se sont mis en place et ont été peuplés par des épinoches issues des régions côtières. Aujourd’hui, on constate de nettes différences morphologiques entre les épinoches marines et les épinoches lacustres, en particulier les formes des eaux lacustres peu profondes. Les épinoches marines ont une armure de plaques osseuses sur leurs flancs alors que les épinoches lacustres en sont dépourvues ; en outre les épinoches marines ont deux nageoires pelviennes épineuses bien développées alors que les lacustres ont des nageoires très réduites sans épines.
Les résultats statistiques de croisements entre formes marines et formes lacustres montrent que les différences phénotypiques sont dues à deux gènes, l’un régissant la formation des plaques osseuses ; l’autre intervenant dans le développement de la nageoire pelvienne.
Les deux gènes ont été identifiés. Il s’agit du gène ectodysplasin pour l’armure, et du gène Pitx1 pour la nageoire pelvienne.
Le séquençage du gène Pitx1 chez les formes marines et les formes lacustres a montré que la séquence codante du gène était la même chez les deux formes. Ce n’est donc pas un changement de séquence codante du gène qui est à l’origine du changement morphologique.
Les chercheurs ont alors étudié le développement de l’épinoche et recherché quand et comment s’exprimait le gène Pitx1 chez les embryons des formes marines et des formes d’eau douce. Pour cela ils ont utilisé la méthode d’hybridation in situ pour mettre en évidence les ARNm du gène dans le bourgeon de nageoire en croissance. Chez l’embryon de forme lacustre, contrairement à celui de forme marine, ils n’ont pas constaté la présence d’ARNm de Pitx1. C’est donc un changement dans l’expression du gène, plus précisément la suppression de son expression au cours du développement de la nageoire qui est à l’origine du changement morphologique.
On a recherché l’origine de cette suppression d’expression de Pitx1 chez les formes lacustres. On a mis en évidence une région régulatrice de ce gène et constaté une différence dans la séquence régulatrice des formes marines et lacustres. Des expériences de transgénèse avec gène rapporteur ont confirmé que c’est une mutation de la séquence régulatrice du gène Pit1 qui est cause de l’absence d’expression de ce gène chez les formes lacustres.
Comme pour beaucoup de gènes de développement, le gène Pitx1 s’exprime dans différents organes au cours du développement. Chez les formes lacustres, il s’exprime normalement dans les organes autres que les bourgeons des nageoires pelviennes. On retrouve là l’idée que dans ces organes l’expression du gène est sous le contrôle de séquences régulatrices autre que celle qui intervient dans la nageoire. Les mutations d’une séquence régulatrice affectent une région du corps, entraînant un changement morphologique ou anatomique dans cette seule région. C’est différent d’une mutation dans la séquence codante d’un gène du développement qui peut provoquer des changements dans toutes les régions où le gène s’exprime.