Étude de la distribution taxonomique du système de double hérédité uniparentale des mitochondries

Abstract

La mitochondrie est un organite intracellulaire permettant la production d’énergie nécessaire à la survie de la cellule. Sa singularité passe par le fait qu’elle possède son propre génome (ADN mitochondrial ou ADNmt) distinct du génome nucléaire (ADNnu). Aussi, contrairement à l’ADNnu qui est transmis par les deux parents, l’ADNmt est lui hérité seulement par la mère chez les animaux. Exceptionnellement, un seul système connu va à l’encontre de cette « loi » d’hérédité. Il s’agit du système de double hérédité uniparentale (Doubly Uniparental Inheritance ou DUI) retrouvé chez plusieurs espèces de bivalves. Les espèces concernées possèdent ainsi 2 lignées d’ADNmt distinctes : une d’origine paternelle (ADNmt M) transmise seulement de pères en fils, et une d’origine maternelle (ADNmt F) transmise par la mère à la fois aux filles et fils. L’hypothèse privilégiée pour expliquer le maintien du système DUI au cours de l’évolution l’engage dans la détermination sexuelle chez les bivalves mais la vérification de cette hypothèse repose entre-autre sur une étude plus élargie de différents systèmes DUI. Jusqu’à maintenant, le DUI a été trouvée chez 46 espèces de bivalves, mais sa distribution chez ce groupe est certainement plus vaste étant donné le nombre d’espèces vivantes estimé à >20000. L’objectif de ce projet est d’étudier (et d’élargir) la distribution taxonomique du système DUI au sein du groupe des mollusques afin d’obtenir les prérequis indispensables à une meilleure compréhension de sa fonction mais également pour en retracer l’origine. Les résultats suggèrent l’absence du système DUI chez cinq espèces de gastéropodes et confirment sa découverte chez deux nouvelles espèces et familles de bivalves [i.e. Scrobicularia plana (Semelidae) et Yoldia hyperborea (Yoldiidae)]. En s’appuyant sur les résultats phylogénétiques, nous favorisons l’hypothèse d’une origine unique pour ce système. Finalement, la nouvelle distribution taxonomique proposée ici confirme la présence du système DUI chez 103 espèces de bivalves appartenant à 12 familles.

Mitochondria are semi-independent organelles, mostly known for their role in energy production necessary for cell survival. Several characteristics make them unique: they have their own genome, the mitochondrial DNA (mtDNA), and contrary to the nuclear genome (nuDNA), they are inherited uniparentally by Strict Maternal Inheritance (SMI) in animal species. Exceptionally, one model of mitochondrial inheritance found in some Bivalvia goes against the rule of SMI. It is called the Doubly Uniparental Inheritance (DUI) system. The species concerned possess two distinct mitochondrial lineages: one transmitted by the male (M mtDNA) to his sons only, and the other by the female to both sons and daughters. The most likely hypothesis to explain the retention of the DUI system in evolution involves him in sexual determination in bivalves but a widened study on different DUI systems is needed to verify this hypothesis. Until now, the DUI system has been described in 46 bivalve species but its distribution in this group might be broader given the total number of living species estimated to >20000. This project aimed to study (and broaden) taxonomic distribution of DUI within mollusks as a necessary prerequisite to a better understanding of its function and its origin. The results suggest the absence of DUI in five gastropods species and confirm its discovery in two new bivalves species and families [i.e. Scrobicularia plana (Semelidae) and Yoldia hyperborea (Yoldiidae)]. Based on phylogenetic data, we favor the hypothesis of a single origin of DUI. Finally, the new taxonomy proposed here confirms the presence of the DUI system in 103 bivalves species belonging to 12 families.