Influence des mutations mitochondriales sur les différences de

Proposition de stage M2 Recherche
Influence des mutations mitochondriales sur les différences de
sénescence entre mâles et femelles chez les vertébrés
ENCADRANTS : Jean-François Lemaître - Jean-Michel Gaillard - Gabriel Marais
LABORATOIRE D’ACCUEIL : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - Université
UMR CNRS 5558, 43 bd du 11 Novembre 1918, 69622 VILLEURBANNE cedex, France.
CONTEXTE :
Chez la grande majorité des espèces animales, les femelles ont une longévité moyenne plus
élevée que celle des mâles. Cet écart dans l’espérance de vie à la naissance est bien connu
dans l’espèce humaine où dans certaines populations il peut atteindre plus de 10 ans, mais se
retrouve également chez de nombreuses espèces de mammifères et d’insectes. Seuls les
oiseaux montrent un patron différent, puisque dans ce taxon, les femelles souffrent souvent
d’une mortalité adulte plus forte que les mâles. En termes de sénescence actuarielle (qui
correspond au déclin de la survie avec l’augmentation de l’âge), on observe également des
taux de sénescence plus marqués chez les mâles que chez les femelles dans de nombreuses
espèces animales.
A ce jour, plusieurs hypothèses (ex : sélection sexuelle, sexe hétérogamétique) ont été
proposées pour expliquer les différences de longévité et de sénescence observées entre mâles
et femelles. Cependant, les études ayant testé ces hypothèses n’ont pas débouché sur des
conclusions claires, et les causes évolutives à l’origine de ces différences inter-sexes restent
aujourd’hui mal comprises. Récemment, il a été proposé que les différences de longévité et de
sénescence observées entre les sexes chez les vertébrés pouvaient résulter de l’héritage
maternel du génome mitochondrial (« Mother’s curse hypothesis » en anglais). En effet, chez
les eucaryotes, l’ADN mitochondrial est transmis uniquement par la mère, les mâles
constituant un cul de sac évolutif pour ce matériel génétique. Par conséquent, des mutations
au niveau de l’ADN mitochondrial, neutres ou bénéfiques pour les femelles peuvent donc se
répandre dans les populations, même si celles-ci ont des effets délétères chez les mâles.
L’accumulation de ces mutations délétères pourrait expliquer la longévité réduite ainsi que la
sénescence plus marquée des mâles. En outre, cette hypothèse paraît d’autant plus pertinente
qu’en raison de son exposition plus grande aux radicaux libres, l’ADN mitochondrial est
beaucoup plus exposé aux mutations que l’ADN nucléaire.
OBJECTIFS :
Le but de ce stage de Master 2 Recherche est de tester par le biais d’analyses comparatives,
l’hypothèse que, dans les populations d’oiseaux et de mammifères sauvages, les différences
de longévité et de sénescence entre mâles et femelles augmentent avec les taux de mutations
mitochondriales.
METHODOLOGIE :
Le données sur les taux de substitutions (nb de substitutions / millions d’années) sont déjà
disponibles pour un grand nombre d’espèces de mammifères et d’oiseaux. De la même
manière, les données démographiques nécessaires à la réalisation de ce projet ont d’ores et
déjà été compilées au sein de deux bases de données (MALDDABA: MAmmaL Demographic
DAtaBAse pour les mammifères et BIDDABA : Bird Demographic pour les oiseaux). Pour
chacune des espèces présentes dans ces bases de données, il sera donc possible de quantifier
précisément la sénescence des mâles et des femelles. Dans un premier temps, l’étudiant devra
donc tester différentes métriques utilisées pour décrire la sénescence chez ces espèces et
déterminer laquelle est la plus appropriée pour répondre à la question biologique posée. Dans
un second temps, l’étudiant testera l’influence des taux de substitutions de l’ADN
mitochondrial sur les différences de sénescence entre mâles et femelles à partir d’analyses
comparatives prenant en compte un possible effet confondant des relations phylogénétiques
entre espèces.
REFERENCES :
 Beekman et al. 2014. The costs of being male: are there sex-specific effects of
uniparental mitochondrial inheritance? Phil. Trans. Roy. Soc. B 369 : 20130440.
 Camus et al. 2012. Mitochondria, maternal inheritance, and male aging. Curr. Biol.
22:1717-1721.
 Jones et al. 2008. Senescence rates are determined by ranking on the fast–slow lifehistory continuum. Ecol. Lett. 11:664–673.
 Maklakov & Lummaa 2013. Evolution of sex differences in lifespan and aging:
Causes and constraints. Bioessays 35:717-24.
 Nussey et al. 2013 Senescence in natural populations of animals: Widespread evidence
and its implications for bio-gerontology. Ageing. Res. Rev. 12:214-225.
 Nabholz et al. 2008. Strong variations of mithocondrial rate across mammals: the
longevity hypothesis. Mol. Biol. Evol. 25:120-230.
FINANCEMENT : Allocation de stage (430 € / mois)
CONTACTS :
Jean-François Lemaître : [email protected]
Jean-Michel Gaillard : [email protected]
Gabriel Marais : [email protected]