1

Bien qu’il soit courant pour les poissons mâles de jouer le rôle parental dominant, la grossesse masculine est un processus complexe unique à la famille de poissons Syngnathidae, qui comprend les poissons-pipes, les hippocampes et les dragons de mer. Adam Jones, chercheur en biologie évolutive à l’Université du Texas A&M, et ses collègues de son laboratoire étudient les effets de la grossesse masculine sur les rôles sexuels et la sélection sexuelle des partenaires et tentent de comprendre comment les nouvelles structures corporelles nécessaires à la grossesse masculine ont évolué. Ce faisant, les chercheurs espèrent mieux comprendre les mécanismes évolutifs responsables des changements de structure des organismes au fil du temps.

« Nous utilisons les hippocampes et leurs proches pour aborder l’un des domaines de recherche les plus passionnants de la biologie évolutive moderne : l’origine des traits complexes », a déclaré Jones. « La poche de couvain sur les hippocampes et les poissons-pipes mâles où les femelles déposent leurs œufs pendant l’accouplement est un trait nouveau qui a eu un impact énorme sur la biologie de l’espèce, car la capacité des mâles à devenir enceintes a complètement changé la dynamique de l’accouplement. »

Lorsque les hippocampes s’accouplent, la femelle insère son ovipositeur dans la poche de couvain du mâle (une structure externe qui se développe sur le corps du mâle) et dépose ses œufs non fécondés dans la poche. Le mâle libère alors des spermatozoïdes dans la poche pour féconder les œufs. « Ce ne serait pas si intéressant si la poche à couvain n’était qu’un lambeau de peau où les femelles déposent des œufs de poisson ordinaires et qu’ils se développent dans le sac plutôt que sur le fond marin », a déclaré Jones. « Mais la grossesse du mâle chez certaines espèces d’hippocampes et de poissons-pipes est physiologiquement beaucoup plus complexe que cela. »

Après que la femelle ait déposé ses œufs non fécondés dans le mâle, la coquille extérieure des œufs se décompose, et les tissus du mâle se développent autour des œufs dans la poche. Après avoir fécondé les œufs, le mâle contrôle étroitement l’environnement prénatal des embryons dans sa poche. Le mâle maintient la circulation sanguine autour des embryons, contrôle les concentrations de sel dans la poche, et fournit de l’oxygène et de la nutrition à la progéniture en développement par le biais d’une structure semblable à un placenta jusqu’à ce qu’il donne naissance.

La grossesse masculine a des implications intéressantes pour les rôles sexuels dans l’accouplement, a expliqué Jones, car dans la plupart des espèces, les mâles sont en compétition pour l’accès aux femelles, donc vous voyez généralement l’évolution des traits sexuels secondaires chez les mâles (par exemple, la queue d’un paon ou les bois chez les cerfs). Mais chez certaines espèces de poissons-pipes, les rôles sexuels sont inversés, car les mâles tombent enceintes et l’espace disponible dans les poches à couvain est limité. Les femelles se disputent donc l’accès aux mâles disponibles, et c’est ainsi que les traits sexuels secondaires (tels que l’ornementation aux couleurs vives) évoluent chez les poissons-pipes femelles plutôt que chez les mâles.

« Du point de vue de la recherche, c’est intéressant car il n’y a pas beaucoup d’espèces chez lesquelles il y a une inversion des rôles sexuels », a déclaré Jones. « Cela offre une occasion unique d’étudier la sélection sexuelle dans ce contexte inversé. »

Pour étudier le comportement d’accouplement des hippocampes et des poissons-pipes, le laboratoire de Jones utilise des marqueurs moléculaires pour l’analyse médico-légale de la maternité afin de déterminer la mère de la progéniture d’un mâle. Le laboratoire a découvert que le poisson-pipi du golfe s’accouple selon le système de « polyandrie classique », où chaque mâle reçoit les œufs d’une seule femelle par grossesse, mais les femelles peuvent s’accoupler avec plusieurs mâles. Comme les femelles attractives peuvent s’accoupler plusieurs fois, ce système entraîne une très forte compétition dans la sélection sexuelle, et les femelles du poisson-pipi du golfe ont évolué vers des caractères sexuels secondaires forts, a expliqué Jones.

Les hippocampes, cependant, sont monogames au cours d’une saison de reproduction, et chaque hippocampe ne s’accouple qu’avec un seul autre hippocampe. Dans ce système, si le rapport des sexes est égal, il n’y a pas autant de compétition entre les femelles car il y a assez de partenaires pour tout le monde, a expliqué Jones. Les hippocampes n’ont donc pas évolué vers les traits sexuels secondaires forts que les poissons-pipes ont.

La grossesse des mâles entraîne également une inversion des comportements liés au sexe, a déclaré Jones. « Les femelles présentent un comportement compétitif qui est normalement un attribut de type masculin, et les mâles finissent par être capricieux, ce qui est normalement un attribut plus féminin », a-t-il dit. Son laboratoire étudie les étapes de l’évolution menant à cette inversion de comportement et le rôle que jouent les hormones dans ce changement.

Le laboratoire de Jones étudie également comment la poche de couvain a d’abord évolué chez les hippocampes et les poissons-pipes. « Une grande question en biologie de l’évolution est de savoir comment une nouvelle structure obtient tous les gènes et les parties nécessaires pour fonctionner », a déclaré Jones. « Nous essayons donc de comprendre comment la poche à couvain et les gènes nécessaires à la grossesse masculine sont apparus au cours de l’évolution. »

L’un des aspects intéressants de la poche à couvain est qu’elle semble avoir évolué indépendamment plusieurs fois. Il existe deux grandes lignées d’hippocampes et de poissons-pipes – celles qui se nourrissent du tronc et celles qui se nourrissent de la queue – et la structure de la poche incubatrice a évolué indépendamment dans chacun de ces groupes, a expliqué Jones.

Un autre domaine sur lequel le laboratoire de Jones mène des recherches est celui des étapes de l’évolution qui ont conduit à la forme globale unique des hippocampes. « Comment passe-t-on d’un simple poisson d’apparence ordinaire à quelque chose de vraiment inhabituel comme un hippocampe ? ». a déclaré Jones. « Il y a beaucoup d’étapes évolutives impliquées dans cela. »

Jones a expliqué que la première étape du processus évolutif était l’allongement du corps du poisson, que le laboratoire étudie actuellement. L’étape suivante a été l’ajout d’autres caractéristiques structurelles uniques que possèdent les hippocampes, comme la flexion du poisson dans sa forme unique. La tête de l’hippocampe est inhabituelle car, contrairement à la plupart des poissons, elle forme un angle de 90 degrés avec le corps, explique Jones. Les hippocampes ont également une queue préhensile, ce qui signifie que, contrairement à la plupart des poissons, ils peuvent utiliser leur queue pour s’agripper à des objets.

« Ce sont tous des changements intéressants, et nous sommes intéressés par l’étude de la façon dont ces nouveaux traits sont apparus et les étapes de l’évolution qui y ont conduit », a déclaré Jones. « En fin de compte, nous espérons acquérir des connaissances plus approfondies sur certains des mécanismes évolutifs responsables des incroyables changements dans la structure des organismes qui se sont produits au cours de l’histoire de la vie sur Terre. »