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Une nouvelle étude explique comment certains poulets ont des plumes rayées

. © Photo Hervé Ronné, Ecomusée du pays de Rennes.
Mis à jour le 27/04/2017
Publié le 25/04/2017
Mots-clés : BREVES
. © Photo Hervé Ronné, Ecomusée du pays de Rennes.
© Photo Hervé Ronné, Ecomusée du pays de Rennes.
Les oiseaux montrent une diversité extraordinaire de couleurs et de motifs de plumage. Mais quels sont les mécanismes responsables de telles différences ? Dans une nouvelle étude publiée le 7 avril 2017 dans la revue PLoS Genetics, des scientifiques suédois et des chercheurs de GABI montrent que deux mutations indépendantes du même gène sont nécessaires pour expliquer le développement du plumage barré, caractère lié au sexe chez le poulet. Les deux mutations affectent la fonction de CDKN2A, un gène suppresseur de tumeurs bien connu et associé au mélanome chez l’homme.

La recherche en biologie de la pigmentation chez les animaux a fait des avancées majeures depuis 20 ans, avec l’identification de nombreux gènes qui contrôlent la variation de la pigmentation notamment chez les mammifères et les oiseaux. Cependant, une question clé est toujours comment des motifs (dessins) de pigmentation sont contrôlés génétiquement. Les oiseaux montrent d’extraordinaires diversité et complexité de motifs. Dans cette étude, nous avons identifié les bases génétiques du caractère barré des plumes, pour la barrure liée au sexe. Un exemple de ce plumage fascinant se trouve chez la race française Coucou de Rennes (Image 1), dont le nom reflète le fait que son plumage ressemble au plumage barré du Coucou gris (Cuculus canorus). Le locus associé se trouve sur le chromosome Z (chromosome sexuel : chez le poulet comme chez les autres oiseaux, le mâle est homogamétique ZZ tandis que la femelle est hétérogamétique ZW). L’identification moléculaire des gènes de couleur de plumage est une approche adoptée par notre unité GABI pour caractériser la diversité génétique des poulets domestiques. Nous avons établi une collection d’ADN pour ces mutations et nous travaillons en relation avec l’unité expérimentale PEAT de l’INRA de Tours pour produire des familles informatives et collecter des échantillons de tissus pour des études moléculaires.

D’après Leif Andersson (Université d’Uppsala, Université Suédoise des Sciences Agricoles et Université du Texas A&M), qui co-dirige avec Michèle Tixier-Boichard et Bertrand Bed’Hom (UMR INRA / AgroParisTech GABI) la thèse de Doreen Schwochow (doctorante en cotutelle Swedish University of Agricultural Sciences  / AgroParisTech, programme Erasmus EGS-ABG), les données montrent que la barrure liée au sexe est provoquée par deux mutations indépendantes du même gène, qui agissent ensemble. La première est une mutation régulatrice qui augmente l’expression du gène CDKN2A. La suivante change la séquence de la protéine qui en devient moins active. Nous sommes certains que les deux mutations contribuent au motif barré parce que nous avons également étudié des poulets qui sont porteurs de la seule mutation régulatrice et ils ont un plumage pâle avec des rayures légèrement foncées, peu marquées. Donc, ceci représente un processus évolutif où la mutation régulatrice s’est produite d’abord, suivie par la mutation qui affecte la structure de la protéine. L’effet combiné des deux mutations provoque un phénotype encore plus attrayant pour l’œil humain. La raison la plus importante de la grande diversité de couleur parmi les animaux domestiques est que nous apprécions cette diversité, tant que les mutations sous-jacentes n’affectent pas la santé des animaux.

Cette étude illustre en quoi les animaux domestiques sont utiles comme modèles pour les processus évolutifs naturels. Leif Andersson indique qu’une telle évolution comprenant des changements génétiques multiples affectant la fonction d’un seul gène est plus la règle qu’une exception dans les populations naturelles.
CDKN2A est bien connu comme gène suppresseur de tumeur, participant à la régulation de la division cellulaire et la survie des cellules. Les mutations qui inactivent CDKN2A sont l’explication la plus courante des formes familiales du mélanome chez l’homme (mais la grande majorité des cas de mélanomes ne sont pas des formes familiales).
    
Doreen Schwochow, premier auteur de l’article, souligne que le variant du gène responsable de la barrure a un effet opposé à celui des mutations qui sont associées au mélanome chez l’Homme. La barrure est associée à un variant du gène qui augmente l’activité du gène CDKN2A, produisant un déficit cyclique de cellules pigmentaires, ce qui entraîne des rayures blanches pendant le développement de chaque plume. Il semblerait que les cellules pigmentaires soient particulièrement susceptibles aux changements affectant CDKN2A car des mutations qui l’inactivent chez l’Homme sont associées au mélanome, mais rarement à d’autres formes de cancer, tandis pour la barrure liée au sexe, une mutation l’active sans avoir pour autant d’autres effets reconnus.

Une grande proportion des poulets utilisés pour la production d’œufs et de viande dans le monde porte ces mutations dans ce gène suppresseur de tumeurs. Un exemple est la race White Leghorn, qui est une des races les plus courantes pour la production d’œufs, mais la barrure liée au sexe n’est pas visible dans cette race puisqu’elle comporte aussi le caractère blanc dominant qui élimine la production de pigment noir et masque l’effet de la barrure. Toutefois, la présence de la mutation ‘barrure’ est facilement mise en évidence par croisement avec des lignées colorées.   

Publication
Schwochow Thalmann D, Ring H, Sundström E, Cao X, Larsson M, Kerje S, Höglund A, Fogelholm J, Wright D, Jemth P, Hallböök F, Bed'Hom B, Dorshorst B, Tixier-Boichard M, Andersson L. The evolution of Sex-linked barring alleles in chickens involves both regulatory and coding changes in CDKN2A. PLoS Genetics 2017, 13:e1006665

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