Stérilité mâle aux températures extrêmes chez les Drosophiles

Male sterility at high and low temperatures in Drosophila

CNRS, laboratoire Évolution, Génomes, Spéciation, 91198 Gif sur Yvette, France & Université Paris-Sud 11, 91405 Orsay Cedex, France

Reçu : 6 Septembre 2007

Résumé

Le fait que la spermatogenèse des Mammifères n'est possible qu'à une température inférieure à celle du corps est un phénomène bien connu mais qui ne suscite guère d'intérêt. Chez les Ectothermes, par exemple les Insectes,la stérilité/fertilité des mâles en fonction des conditions de l'environnement reste aussi une thématique négligée. Chez Drosophila melanogaster, la stérilité complète des mâles élevés à 30 C fut décrite en 1971, et un phénomène analogue, c'est à dire une stérilité à basse température, fut décrit deux ans plus tard. Des travaux comparatifs récents ont montré que ce qui était valable pour D. melanogaster existait aussi pour toutes les autres espèces étudiées. Pour chaque espèce, on peut définir une gamme de températures compatibles avec un développement complet. Ces limites sont cependant très variables selon les cas, et peuvent être compris entre 6-26 C ou bien 16-32 C. Dans chaque cas on observe, avant que le seuil de létalité ne soit atteint, la production de mâles stériles. Il est probable que ce phénomène joue un rôle important pour expliquer la distribution géographique des espèces. L'espèce cosmopolite D. melanogaster vit sous des climats très divers et présente des adaptations correspondantes. En particulier, dans des régions très chaudes en été (Inde, Sahel), la stérilité à haute température n'apparaît qu'à 31C. Des croisements entre une population de région tempérée (France) et une population indienne ont montré que la différence génétique concernant la stérilité des mâles était déterminée, en grande partie, par le chromosome Y. Ce résultat est surprenant compte tenu du fait que ce chromosome ne comporte qu'un très petit nombre de gènes. En conclusion, les drosophiles, au cours de leur évolution, se sont adaptées à de climats variés, et les seuils de stérilité thermique des mâles ont changé en fonction de ces adaptations. Mais nous n'avons toujours pas d'hypothèse pour expliquer pourquoi des mâles stériles sont toujours produits aux températures extrêmes, basses ou hautes.

Abstract

It is well known that in Mammals, spermatogenesis requires a temperature lower than that of the body. In Ectotherms, for example in Insects, male sterility/ fertility according to environmental conditions also remains a neglected field. In Drosophila melanogaster, a complete male sterility after development at 30 C was described in 1971. A similar phenomenon, observed at low temperature, was described two years later. Recent comparative investigations have shown that what was found in D. melanogaster was also valid in other species. In each case, it is possible to define a range of temperatures compatible with a complete development. According to the investigated species, however, this range is very variable, for example 6-26 C or 16-32 C. In each case, the occurrence of sterile males is observed before the lethality threshold is reached. Such a phenomenon is probably important for understanding the geographic distributions of species. The cosmopolitan D. melanogaster lives under very different climates and exhibits corresponding adaptations. In countries with a very hot summer, such as India or the African Sahel, male sterility appears only at 31 C. Crosses between a temperate population from France and a heat-resistant Indian population revealed that a large part of the genetic difference was carried by the Y chromosome. Such a result is surprising since the Y chromosome harbors only a very small number of genes. In conclusion, drosophilid species, during their evolution, were able to adapt to very different climates and the thermal sterility thresholds have changed, following these adaptations. But we still lack an evolutionary hypothesis for explaining why sterile males are, in all cases, produced at extreme, low or high temperatures.