Considérez l’humble poisson zèbre. Ils produisent 200 embryons tous les 7 jours, ils sont bon marché et faciles à cultiver, et leurs petits sont petits et transparents. Mais leur caractéristique la plus importante – du moins si vous êtes un chercheur – est qu’ils partagent un degré élevé de similitudes génétiques, anatomiques et physiologiques avec les humains.
Depuis que le chercheur hongrois George Streisinger a été le pionnier de l’utilisation de ces poissons minuscules mais importants en 1972, les scientifiques ont trouvé des moyens d’utiliser le poisson zèbre pour tout étudier, de l’épilepsie aux polluants environnementaux. Des chercheurs de l’Institut Kavli des neurosciences des systèmes ont même scruté le cerveau de poissons zèbres génétiquement modifiés pour étudier le système de câblage du cerveau.
Toutes ces années de domestication – 150 générations de poissons zèbres, selon le décompte d’un biologiste – ont conduit une équipe de chercheurs à réaliser qu’ils avaient une expérience évolutive parfaite. Ils se sont demandé ce qui était arrivé au poisson zèbre de laboratoire au cours de toutes ces générations, en ce qui concerne une caractéristique appelée plasticité.
« La plasticité permet aux organismes de s’adapter à différents environnements, par exemple de fonctionner de manière cohérente sur une large gamme de températures », a déclaré Rachael Morgan, qui a récemment terminé son doctorat au département de biologie de l’Université norvégienne des sciences et technologies. « Mais la plasticité – cette capacité à ajuster leur physiologie – pourrait avoir un coût, auquel cas les poissons zèbres domestiqués, qui ont été élevés dans des conditions extrêmement stables, devraient perdre cette plasticité avec le temps. »
Les chercheurs ont donc mené une expérience avec des poissons zèbres sauvages et de laboratoire pour voir si c’était le cas. Leurs conclusions ont été publiées dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, PNAS.
Des températures de laboratoire stables réduisent le besoin de réagir
Les chercheurs élèvent généralement leur poisson zèbre de laboratoire à une température optimale d’environ 28 ° C, ce qui favorise une croissance saine et la meilleure fertilité. Au fil du temps, les poissons zèbres de laboratoire se sont adaptés à cela, ainsi qu’à la vie dans de petits aquariums avec beaucoup d’autres poissons, de la nourriture sèche et la manipulation par les humains, ont observé les chercheurs dans leur article.
Morgan et ses collègues ont donc décidé de comparer la façon dont le poisson zèbre de laboratoire ferait face à différents régimes de température par rapport au poisson zèbre sauvage.
Ils ont pris 300 poissons zèbres de laboratoire juvéniles et 300 poissons zèbres sauvages juvéniles et les ont exposés à l’une des 15 températures différentes pendant 35 jours. Les températures qu’ils ont choisies (10 à 38 °C) étaient basées sur la plage de températures qu’un poisson zèbre sauvage pourrait subir.
Après la période d’acclimatation de 35 jours, les poissons sauvages et de laboratoire ont été soumis à une série de tests, tels que l’activité de nage, la vitesse de nage maximale, le métabolisme et le taux de croissance, entre autres mesures.
Les résultats ont montré qu’à travers une gamme de mesures, les poissons de laboratoire avaient en effet perdu leur plasticité physiologique, a déclaré Morgan.
« Ce que nous explorions, c’est s’il y a un coût à la plasticité, et s’il y a un coût, nous nous attendrions à ce que la plasticité soit sélectionnée s’il n’est pas nécessaire de la maintenir », a-t-elle déclaré. « Et c’est en grande partie ce que nous avons trouvé. Nous montrons également que des changements se sont produits dans de nombreux traits différents et à différents niveaux de l’organisme (de la génétique à l’organisme entier), ce qui est tout à fait unique. »
S’adapter aux environnements dans lesquels ils vivent
Fredrik Jutfelt, l’auteur principal de l’article, a déclaré que l’étude montre également comment deux populations se sont adaptées aux environnements dans lesquels elles se trouvent au cours de l’évolution.
« Les poissons zèbres de laboratoire se sont adaptés à la plage de température étroite qu’ils connaissent en laboratoire, mais ont perdu leur capacité à fonctionner si bien à des températures supérieures ou inférieures à celles qu’ils connaissent », a-t-il déclaré. « Les poissons sauvages connaissent une large plage de températures et sont adaptés à cela car ils peuvent ajuster leur physiologie en utilisant la plasticité physiologique pour maintenir leur fonction. »
L’étude rappelle également que des organismes comme le poisson zèbre, qui ont été adoptés par des chercheurs pour une gamme de sujets de recherche et domestiqués au fil des décennies, ne sont pas exactement les mêmes que leurs frères sauvages, ont déclaré les chercheurs.
« Cette étude illustre également comment les organismes modèles, tels que le poisson zèbre de laboratoire, peuvent ne pas être une représentation précise de leurs homologues sauvages », a déclaré Jutfelt. « Cela montre à quelle vitesse des changements, dans ce cas une perte de plasticité thermique, peuvent se produire dans un organisme. »
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