Les rayures blanches distinctives des poissons-clowns se forment à des rythmes différents en fonction de leurs hôtes anémones de mer, selon une étude PNAS.
- Les espèces de poissons-clowns développent leurs rayures blanches caractéristiques, ou barres, au cours du processus de métamorphose
- Les chercheurs ont maintenant découvert que les barres blanches se forment à des vitesses différentes selon l'anémone de mer dans laquelle vit le poisson-clown.
- Les hormones thyroïdiennes, importantes pour la métamorphose, contrôlent la vitesse de formation des barres blanches
- Les niveaux d'hormones thyroïdiennes sont plus élevés chez les poissons-clowns qui vivent dans l'anémone tapis géante que chez les poissons-clowns vivant dans la magnifique anémone de mer
- Les poissons-clowns vivant dans l'anémone tapis géante montrent également une activité accrue du duox, un gène impliqué dans la formation des hormones thyroïdiennes
Poisson-clown charismatique, le poisson des récifs coralliens rendu célèbre par le film Le Monde de Nemo, sont immédiatement reconnaissables à leurs rayures blanches. Ces rayures, que les scientifiques appellent des barres, apparaissent lorsque les poissons-clowns passent de la larve à l'adulte dans un processus appelé métamorphose, mais la façon dont ces motifs distinctifs se forment est longtemps restée un mystère.
Maintenant, une nouvelle étude a révélé que la vitesse à laquelle ces barres blanches se forment dépend de l'espèce d'anémone de mer dans laquelle vit le poisson-clown. Les scientifiques ont également découvert que les hormones thyroïdiennes, qui jouent un rôle clé dans la métamorphose, déterminent la rapidité d'apparition de leurs rayures, par le biais de modifications de l'activité d'un gène appelé duo.
"La métamorphose est un processus important pour les poissons-clowns - cela change leur apparence et aussi l'environnement dans lequel ils vivent, car les larves de poissons-clowns quittent la vie en pleine mer et s'installent dans le récif", a déclaré l'auteur principal, le professeur Vincent Laudet, qui dirige le Marine Eco- Unité Evo-Devo à l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST). "Comprendre comment la métamorphose change en fonction de l'hôte de l'anémone de mer peut nous aider à répondre aux questions non seulement sur la façon dont elles s'adaptent à ces différents environnements, mais aussi sur la façon dont elles pourraient être affectées par d'autres pressions environnementales, comme le changement climatique."
Dans l'étude, publiée le 24 mai 2021 dans PNAS, une équipe de chercheurs du Centre de recherche insulaire et observatoire de l'environnement (CRIOBE) en France a d'abord recensé l'espèce de poisson-clown, amphiprion percula, à Kimbe Bay, en Papouasie-Nouvelle-Guinée.
L'espèce de poisson-clown, Amphiprion percula, dépend soit de l'anémone de mer à longues tentacules, Heteractis magnifica (à gauche), soit de la Stichodactyla gigantea à courtes tentacules (à droite) comme hôte. Les anémones de mer, armées de cellules urticantes toxiques sur leurs tentacules, protègent les poissons-clowns des prédateurs du récif. Le poisson-clown protège également l'anémone de mer des prédateurs et assure la nutrition et l'oxygénation de son hôte. XNUMX crédit
Les poissons-clowns peuvent y vivre soit dans la magnifique anémone de mer, Hétéractis magnifica, ou l'anémone tapis géante plus toxique, Stichodactyle gigantea.
Au cours de l'enquête, l'équipe a fait une observation fascinante; les poissons-clowns juvéniles qui vivaient dans l'anémone tapis géante ont gagné leurs barres blanches adultes plus rapidement que les poissons-clowns vivant dans la magnifique anémone de mer.
Au cours de la métamorphose, le poisson-clown, Amphiprion percula, devient orange vif et développe successivement trois barres blanches, de la tête à la queue. La vitesse à laquelle les barres se forment dépend de l'anémone de mer dans laquelle vivent les poissons-clowns. Les poissons-clowns vivant dans l'anémone à longues tentacules, Heteractis magnifica, (à gauche) ont moins de rayures que les poissons-clowns du même âge et de la même taille vivant dans le tapis plus court -style anémone, Stichodactyla gigantea (à droite). L'image montre l'apparence typique des poissons-clowns âgés de 150 à 200 jours. Crédit : Fiona Lee, Academia Sinica, Taïwan
"Nous étions vraiment intéressés à comprendre non seulement pourquoi la formation de barres se produit plus rapidement ou plus lentement selon l'anémone de mer, mais aussi ce qui motive ces différences", a déclaré la première auteure, la Dre Pauline Salis, chercheuse postdoctorale à l'Observatoire océanologique de Banyuls-sur- Mer, Sorbonne Université Paris, qui étudie la structuration des couleurs chez les poissons des récifs coralliens.
Au laboratoire, l'équipe a travaillé avec le poisson-clown, amphiprion ocellaire, un proche parent de amphiprion percula. Ils se sont concentrés sur les hormones thyroïdiennes, connues pour déclencher la métamorphose chez les grenouilles.
Le poisson-clown, Amphiprion ocellaris, est l'une des rares espèces de poissons de récif corallien pouvant être élevée en laboratoire. Le professeur Laudet utilise l'espèce pour étudier les hormones impliquées dans les stratégies d'histoire de vie, y compris la métamorphose. Crédit : OIST
Les chercheurs ont traité des larves de poissons-clowns avec différentes doses d'hormones thyroïdiennes. Plus la dose d'hormones thyroïdiennes est élevée, plus le poisson-clown développe rapidement les barres blanches, a rapporté l'équipe. À l'inverse, lorsque les chercheurs ont traité le poisson-clown avec un drogue qui a arrêté la production d'hormones thyroïdiennes, la formation de barres a été retardée.
Les barres blanches se forment en raison de cellules pigmentaires, appelées iridophores, qui expriment un sous-ensemble spécifique de gènes. Les hormones thyroïdiennes ont accéléré la formation de barres blanches en activant ces gènes iridophores, a découvert l'équipe de recherche.
Les larves de poissons clowns traitées avec des hormones thyroïdiennes formaient un plus grand nombre de bandes à un stade de développement plus précoce, par rapport aux larves témoins qui n'étaient pas traitées avec des hormones thyroïdiennes. L'image montre une larve de poisson-clown témoin (en haut) et une larve cinq jours après avoir reçu une dose d'hormones thyroïdiennes (en bas). Crédit : Pauline Salis, première auteure
Ensuite, les scientifiques ont testé si ces observations étaient vraies sur le terrain. Lorsque le laboratoire du CRIOBE est retourné à Kimbe Bay, ils ont ramené des poissons-clowns juvéniles des deux espèces d'anémones de mer au Dr Salis en France.
Les niveaux d'hormones thyroïdiennes étaient beaucoup plus élevés chez le poisson-clown de l'anémone tapis géante que chez le poisson-clown de la magnifique anémone de mer, a confirmé le Dr Salis.
Pour mieux comprendre ce qui a causé ces niveaux plus élevés d'hormones thyroïdiennes, l'équipe a mesuré l'activité de la plupart des gènes dans le génome du poisson-clown.
"La grande surprise a été que sur tous ces gènes, seuls 36 gènes différaient entre les poissons-clowns des deux espèces d'anémones de mer", a déclaré le professeur Laudet. "Et l'un de ces 36 gènes, appelé duo, nous a donné un vrai moment d'eurêka.
Duox, qui fabrique la protéine double oxydase, joue un rôle important dans la formation des hormones thyroïdiennes, ont montré des recherches antérieures. le duo Le gène a montré des niveaux d'activité plus élevés chez les poissons-clowns de l'anémone tapis géante, par rapport aux poissons-clowns de la magnifique anémone de mer.
D'autres expériences en collaboration avec le professeur David Parichy de l'Université de Virginie, aux États-Unis, ont confirmé que duo est important pour le développement des cellules pigmentaires iridophores. Quand le duo Le gène est inactivé chez le poisson zèbre mutant, le développement des cellules pigmentaires iridophores est retardé, selon l'étude.
Prises ensemble, les données suggèrent qu'une activité accrue de duo chez les poissons-clowns vivant dans l'anémone tapis géante entraînent des niveaux plus élevés d'hormones thyroïdiennes, et donc un taux plus rapide de formation de barres blanches à mesure que les cellules pigmentaires iridophores se développent plus rapidement.
Cependant, la recherche soulève encore plus de questions auxquelles les scientifiques doivent répondre, notamment la raison écologique de cette variation du taux de formation de barres blanches.
C'est peut-être parce que l'anémone géante des tapis est plus toxique, les niveaux d'hormones thyroïdiennes augmentant en réponse au stress, ont spéculé les chercheurs.
"Ici à l'OIST, nous commençons à approfondir certaines explications possibles", a déclaré le professeur Laudet. "Nous soupçonnons que ces changements dans la formation de barres blanches ne sont que la pointe de l'iceberg, et que de nombreuses autres différences sont présentes qui aident le poisson-clown à s'adapter aux deux hôtes différents des anémones de mer."
Référence : « Les hormones thyroïdiennes régulent la formation et la plasticité environnementale des barres blanches chez les poissons-clowns » par Pauline Salis, Natacha Roux, Delai Huang, Anna Marcionetti, Pierick Mouginot, Mathieu Reynaud, Océane Salles, Nicolas Salamin, Benoit Pujol, David M. Parichy, Serge Planes et Vincent Laudet, 24 mai 2021, Actes de l'Académie nationale des sciences.
DOI: 10.1073 / pnas.2101634118
Financement : Agence Nationale de la Recherche, Institut National des Sciences
