C'est comme ça qu'on a eu le sperme et l'ovule ? Crédit :Sebastian Kaulitzki/Shutterstock
Les intérêts évolutifs des hommes et des femmes ne coïncident pas toujours. C'est ce qu'on appelle le conflit sexuel :innovations masculines qui leur permettent de se reproduire plus parfois blessent les femelles, et vice versa.
Les mouches des fruits mâles, par exemple, injecter à leurs partenaires des produits chimiques toxiques pendant les rapports sexuels. Ces toxines détruisent le sperme des anciens partenaires de la femelle, améliorer ses propres chances de devenir le seul père de sa progéniture. Mais les toxines rendent également les mouches femelles malades et réduisent leur durée de vie. Femelles, à son tour, ont développé des défenses pour contrer les produits chimiques, parfois au détriment du succès des hommes.
Les biologistes pensent que les conflits sexuels sont enracinés dans la taille et le nombre de cellules reproductrices – ovules et spermatozoïdes. Les mâles produisent généralement un grand nombre de spermatozoïdes qui peuvent féconder plusieurs ovules. Femelles, d'autre part, produire un petit nombre de grandes cellules reproductrices, et donc investir plus d'énergie et de ressources dans chacun.
Mon équipe de biologistes évolutionnistes de l'University College London a maintenant identifié un autre type de conflit sexuel, remontant à l'époque où les organismes les plus complexes étaient constitués de cellules uniques, il y a probablement 1,5 milliard d'années. Cet ancien conflit sexuel - avant même que les deux sexes n'existent - avait à voir avec les mitochondries qui seraient transmises à la progéniture.
A qui seront transmises les mitochondries ?
Nous avons étudié l'hérédité des gènes situés dans les mitochondries – les structures à l'intérieur de nos cellules qui respirent et produisent de l'énergie. Chez de nombreux animaux et plantes, quand l'œuf est fécondé, seuls les gènes mitochondriaux de la mère survivent, tandis que les mitochondries du père sont perdues.
Ce n'est pas par hasard :les femelles ont développé de nombreux mécanismes pour reconnaître les mitochondries d'un partenaire entrant dans l'œuf. Une fois détecté, une armée d'enzymes est envoyée pour les digérer. Des recherches antérieures ont montré que se débarrasser des mitochondries mâles est un moyen de maintenir les gènes mitochondriaux des descendants sans mutation. À long terme, l'hérédité de mitochondries maternelles saines est une bonne nouvelle pour la progéniture.
Les cellules eucaryotes ont un noyau (bleu) et de nombreuses mitochondries (vert). Crédit :Dylan Burnette et Jennifer Lippincott-Schwartz, Eunice Kennedy Shriver Institut national de la santé infantile et du développement humain, Instituts nationaux de la santé, CC BY-NC
Mais il existe de nombreuses exceptions qui restent inexpliquées. Chez certaines espèces, les mitochondries paternelles restent non digérées, comme si le père avait trouvé un moyen de les protéger d'être détectés. Plus étrange encore, dans des organismes tels que les mouches des fruits et de nombreuses plantes, c'est le père qui détruit la plupart de ses propres mitochondries lors de la production de sperme.
Si l'hérédité maternelle est aussi bénéfique que les recherches précédentes le montrent, pourquoi y a-t-il tant d'exceptions ?
Prendre la vue longue ou courte
Dans notre nouvelle étude, nous montrons que ces exceptions sont dues à un conflit sexuel sur le contrôle de l'hérédité mitochondriale.
En utilisant la modélisation mathématique, nous avons constaté que l'évolution chez les femmes a tendance à se concentrer sur les effets à long terme. La destruction des mitochondries paternelles permet d'éliminer plus facilement les mutations nuisibles à l'avenir, mais cet effet se déroule sur plusieurs générations. Cette stratégie fonctionne bien chez les femmes, parce que le même ensemble sain de mitochondries maternelles est transmis à maintes reprises dans la lignée féminine.
Mais les hommes n'ont pas un long horizon évolutif à gérer dans ce cas. Comme la plupart de leurs mitochondries sont remplacées par des mitochondries maternelles au début de chaque génération, l'évolution ne peut pas détecter les avantages à long terme des gènes mitochondriaux des mâles. Parce qu'il n'y a pas de lien à long terme, ils ne peuvent en bénéficier que dans l'immédiat, et cela signifie souvent transmettre une partie de leurs mitochondries en ce moment. Les mâles cherchent donc à améliorer la condition physique de leur progéniture à court terme, même si les effets à long terme sont néfastes.
Ce sont ces intérêts différents des hommes et des femmes qui peuvent conduire à une course aux armements évolutive, car la sélection dans les deux sexes agit dans des directions opposées. L'évolution chez les femmes s'efforce de garder les générations futures exemptes de mitochondries masculines, tandis que les mâles s'efforcent d'intégrer certains des leurs dans le mélange.
Pour la plupart, les mitochondries proviennent de la lignée maternelle. Mais il y a des exceptions. Crédit :Musée de paléontologie de l'Université de Californie et National Center for Science Education, CC BY-SA
"Encore et encore, les mâles ont trouvé des moyens de subvertir la destruction femelle de leurs mitochondries, " a déclaré mon co-auteur, le généticien Andrew Pomiankowski. « Donc, les femmes ont dû développer de nouvelles façons de bloquer les mitochondries mâles. Notre modèle explique bien pourquoi il y a tant de mécanismes différents utilisés pour exclure les mitochondries mâles, et pourquoi les hommes le font parfois eux-mêmes."
Tout est question de contrôle de l'hérédité mitochondriale - et pour les hommes, il vaut mieux être aux commandes pour décider du nombre de mitochondries qu'ils contribuent au mélange que d'être complètement exclus.
Un conflit sexuel qui a conduit aux sexes
Il est prouvé que ce conflit remonte à l'époque où tous les organismes étaient constitués de cellules uniques. Les sexes masculin et féminin n'existaient pas, car toutes les cellules reproductrices étaient de la même taille.
"L'une des stratégies qu'un organisme peut utiliser pour gagner dans ce conflit est simplement d'avoir plus de mitochondries que son partenaire, par exemple, en augmentant la taille de leurs cellules sexuelles, " a déclaré Andrew Pomiankowski. " Étonnamment, cela aurait pu être l'impulsion pour faire évoluer les deux sexes en premier lieu. » Des cellules sexuelles plus grandes - les futurs œufs - ont obtenu un avantage dans la bataille contre l'héritage mitochondrial, simplement en inondant les petites cellules sexuelles – les précurseurs du sperme – qui avaient moins de mitochondries à contribuer.
La plupart des biologistes pensent actuellement que les deux sexes ont évolué grâce à la division du travail – une théorie dite de « sélection perturbatrice ». Les grandes cellules sexuelles féminines peuvent survivre plus longtemps mais ne peuvent pas beaucoup bouger, tandis que les spermatozoïdes plus petits sont fragiles mais se déplacent plus rapidement et peuvent trouver plus de partenaires d'accouplement.
Notre hypothèse sur l'origine des sexes, si vrai, ajoute un nouvel angle à cette histoire des origines, la remontant à un ancien conflit sur l'héritage mitochondrial. Les femelles ont peut-être gagné cette ancienne bataille en produisant simplement des cellules sexuelles plus grosses remplies de mitochondries, s'assurer que la transmission mitochondriale est effectivement unilatérale (et récolter les bénéfices de la condition physique à long terme). Mais finalement, comme toute hypothèse scientifique, celui-ci devra passer l'épreuve d'une vérification expérimentale approfondie.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original. 
