Parmi les insectes sociaux qui ont des castes spécialisées, les castes stériles telles que les ouvriers vivent souvent beaucoup moins longtemps que les reines qui se reproduisent. Les termites sont particuliers, car à côté des reines, les rois vivent également très longtemps chez de nombreuses espèces. Les reines et les rois semblent tous deux capables de ralentir le processus de vieillissement, tandis que les reines produisent de très nombreux descendants durant toute leur vie. Cela entraîne habituellement un coût de reproduction chez de nombreux organismes, mais pas chez ces termites.
Dans ce projet financé par Human Frontier Science Program, des chercheurs de l’institut de l’évolution et de la biodiversité de l’Université de Münster et de iEES Paris ont étudié les mécanismes de régulation impliqués dans la mise en place de ces différents phénotypes. Les résultats ont montré que la transcription des gènes est importante et correctement contrôlée chez les reproducteurs pour répondre à une fertilité élevée et ce malgré leurs âges de plus de 30 ans1,2.
De plus, nous venons de montrer qu’un nombre important de gènes sont associés à des Eléments Transposables (séquences d’ADN mobiles) qui deviennent transcriptionnellement actifs à mesure que les animaux vieillissent. Le contrôle transcriptionnel de ces éléments transposables via la voie de signalisation PIWI par exemple, est reconnu pour être un mécanisme important de protection de l’intégrité des génomes plus particulièrement pour les cellules germinales où les mutations peuvent être transmises à la descendance.
Chez les insectes sociaux, il a été proposé par J. Boomsma que les cellules somatiques (soma ou corps) correspondent à la caste des ouvriers et les cellules germinales à la caste des reproducteurs. Ainsi nous avons émis l’hypothèse qu’il pourrait exister une régulation différentielle des éléments transposables entre ces deux castes.
Nous avons comparé le nombre de séquences répétées dans le génome entier et étudié leur expression par transcriptomique dans le corps gras des ouvriers femelles, les rois et de cinq stades de développement des reines adultes de termite Macrotermes natalensis. Nous avons trouvé un niveau plus élevé de l’activité des éléments transposables chez les ouvriers que chez les reproducteurs. De plus, l’expression relative des éléments transposables diminue avec l’âge des reines due à l’augmentation significative de l’expression des gènes PIWI chez les très vieilles reines.
Nos résultats suggèrent une régulation spécifique de caste et d’âge des gènes PIWI chez un termite hautement social de manière identique à l’activité spécifique de la lignée germinale dans les organismes individuels favorisant une reproduction efficace même à un âge avancé.
1- Séité S., Harrison M. C., …. Vasseur-Cognet M. Lifespan prolonging mechanisms and insulin upregulation without fat accumulation in long-lived reproductives of a higher termite. Communications Biology, 2022; https://doi.org/10.1038/s42003-021-02974-6
2- Harrison M. C., Dohmen E., George S., Sillam-Dussès D., Séité S., Vasseur-Cognet M. Complex regulatory role of DNA methylation in caste- and age-specific expression of a termite. Open Biology, 2022; https://doi.org/10.1098/rsob.220047
Référence
Frederik Post, Erich Bornberg-Bauer, Mireille Vasseur-Cognet and Mark C. Harrison. More effective transposon regulation in fertile, long-lived termite queens than in sterile workers. Molecular Ecology. November 1, 2022. doi:10.1111/mec.16753
Contact
Vasseur-Cognet Mireille, Chargé de Recherche INSERM
