La méthylation de l’ADN et les phénotypes des abeilles ouvrières
Document :La méthylation de l’ADN et les phénotypes des abeilles ouvrières
A - La méthylation au cours du passage du phénotype de nourrice vers celui de butineuse
Problématique
Au cours de sa vie, l’ouvrière assure d’abord diverses tâches à l’intérieur de la ruche, notamment celle de nourrice du couvain.. Puis elle devient butineuse récoltant à l’extérieur nectar et pollen pour la société. Cette plasticité comportementale est associée et due à des changements importants de l’expression de nombreux gènes dans le cerveau. Un changement d’expression des gènes sans changement dans leur séquence laisse supposer que des mécanismes épigénétiques sont en jeu et en sont la cause.
Les chercheurs ont voulu savoir si des modifications dans la méthylation de l’ADN avaient lieu au cours de la transition nourrice- butineuse.
Protocole expérimental
Les chercheurs ont déterminé l’état de méthylation des cytosines des dinucléotides CpG présents dans le génome des butineuses et des nourrices , puis comparé les deux états.
Résultats
Ils ont trouvé 155 régions (appelées DMR - Differentially Methylated Regions) du génome de l’abeille dont la méthylation chez les butineuses (Foragers) et les nourrices (Nurses) est représentée par l'une ou l'autre des deux figures suivantes.
Fig1 - D'après Brian R Herb et all. : Reversible switching between epigenetic states in honeybee behavioral subcastes. Nat Neurosci. 2012 Oct; 15(10): 1371–1373.
Fig2 - D'après Brian R Herb et all. : Reversible switching between epigenetic states in honeybee behavioral subcastes. Nat Neurosci. 2012 Oct; 15(10): 1371–1373.
En abscisse sont indiquées les limites des DMR (positions des nucléotides) sur l'ADN des chromosomes 12 (en haut) et 3 (en bas).
B - La méthylation de l’ADN au cours de la réversion du phénotype butineuse vers celui de nourrice.
Problématique
Ce constat de 155 DMRs ne permet pas de savoir si celles-ci sont la cause du changement phénotypique ou une conséquence qui accompagne ce changement. Les chercheurs ont essayé de voir laquelle de ces deux possibilités semble être correcte.
Protocole expérimental
A cette fin ils ont provoqué une modification dans l’organisation de la société des abeilles de la ruche. Pendant que les butineuses étaient parties récolter pollen et nectar, ils ont enlevé toutes les ouvrières de la ruche. A leur retour, les butineuses ont donc trouvé une ruche avec uniquement la reine et les larves. Les chercheurs ont alors constaté qu’une partie des butineuses reprennent le phénotype de nourrices, alors que les autres restent butineuses. Ces nourrices sont dites « nourrices reconverties ».
Les chercheurs ont alors déterminé la méthylation de l'ADN de ces nourrices reconverties et l’ont comparée à celle des nourrices et des butineuses.
Résultats
Ils ont trouvé 57 DMRs dont la méthylation dans les trois groupes (butineuses, nourrices, nourrices reconverties) est illustrée par l'un ou l'autre des deux types de figures suivantes (27 DMRs pour le type du haut, 30 DMRs pour le type du bas).
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Fig3 D'après Brian R Herb et all. : Reversible switching between epigenetic states in honeybee behavioral subcastes. Nat Neurosci. 2012 Oct; 15(10): 1371–1373.
Parmi les 155 DMRs entre butineuses et nourrices, il y en a 98 qui présentent chez les nourrices reconverties le type de méthylation illustré par la figure ci-dessous.
Fig 4 - D'après Brian R Herb et all. : Reversible switching between epigenetic states in honeybee behavioral subcastes. Nat Neurosci. 2012 Oct; 15(10): 1371–1373.
C - Les changements de méthylation de l’ADN au cours du changement phénotypique affectent-ils bien l’expression des gènes ?
Le document illustre la méthylation de quatre DMRs chez les butineuses, les nourrices et les nourrices reconverties. A chaque DMR correspond le gène indiqué en bas des graphiques. Les chercheurs ont étudié en outre l'intensité de l'expression de chaque gène dans le cerveau de 12 butineuses et de 12 nourrices reconverties. Chaque point correspond à un individu; Le trait horizontal traduit l'intensité moyenne d'expression chez les 12 butineuses d'une part et chez les 12 nourrices d'autre part.
Fig 5 - D'après Brian R Herb et all. : Reversible switching between epigenetic states in honeybee behavioral subcastes. Nat Neurosci. 2012 Oct; 15(10): 1371–1373.