Une étude de l’université de Duke a révélé que des températures plus chaudes permettent non seulement à un plus grand nombre d’œufs de tortues d’éclore sous forme de femelles, mais que ces femelles ont également une plus grande capacité de production d’œufs. La recherche a montré que des températures d’incubation plus élevées augmentent le nombre de « cellules germinales » dans un embryon, des pré-œufs qui jouent également un rôle dans la détermination du sexe, fournissant potentiellement une raison évolutive pour la détermination du sexe en fonction de la température et présentant de nouvelles implications pour ces espèces dans un climat changeant.
Une découverte récente permet de comprendre comment et pourquoi les températures déterminent le sexe des tortues.
Des recherches menées par l’université de Duke suggèrent que non seulement un climat plus chaud augmente la probabilité que les œufs de tortues se transforment en femelles, mais qu’il renforce également le potentiel de production d’œufs de ces femelles avant même que leur sexe ne soit déterminé.
Cette découverte pourrait expliquer pourquoi de nombreuses espèces, outre les tortues, présentent une détermination du sexe en fonction de la température, une stratégie de reproduction apparemment précaire mais qui perdure. En outre, cette révélation pourrait avoir des implications futures inquiétantes dans le contexte du réchauffement climatique.
Ce que les chercheurs ont découvert, et qui a été publié le 23 juin dans la revue Current Biology, c’est que le nombre de « cellules germinales » – les pré-œufs – qu’un embryon porte est augmenté par des températures d’incubation plus élevées. En fait, ils ont découvert que ces cellules germinales jouent elles-mêmes un rôle dans la féminisation de l’embryon.
« La détermination du sexe par la température n’est pas un mécanisme unique », a déclaré l’auteur principal, Blanche Capel, professeur distingué de biologie cellulaire à la faculté de médecine de Duke. « Des températures plus élevées semblent affecter la détermination du sexe de manière progressive par le biais de plusieurs types de cellules dans l’embryon.
Les cellules germinales plus abondantes semblent elles-mêmes conduire à la féminisation, a déclaré Boris Tezak, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Capel qui a dirigé ce projet. « Les températures qui produisent des femelles sont également celles qui augmentent le nombre de cellules germinales », a-t-il déclaré.
On sait qu’un plus grand nombre de cellules germinales contrôle également le développement des femelles chez les poissons, a déclaré Capel. Mais pour prouver qu’un plus grand nombre de cellules germinales donne des tortues femelles, les chercheurs ont retiré quelques cellules germinales d’embryons de tortues à oreilles rouges élevés à une température intermédiaire qui aurait dû donner des proportions de 50-50 et ils ont vu plus de mâles que prévu.
Les scientifiques connaissent le développement du sexe en fonction de la température depuis des décennies et l’ont trouvé dans de nombreuses parties différentes de l’arbre de la vie, apparemment parce qu’il a évolué plusieurs fois de différentes manières.
« Il est apparu partout », a déclaré M. Tezak. « Cela semble être une stratégie très risquée, en particulier dans le contexte des variations météorologiques et du changement climatique, alors pourquoi ce système persisterait-il ?
Ils pensent que c’est parce que le développement du sexe en fonction de la température crée un avantage reproductif.
« Une femelle qui éclot avec plus de cellules germinales est vraisemblablement plus apte à la reproduction – elle augmente son potentiel reproductif en portant plus d’œufs », a déclaré Tezak. « Nous avons établi un lien entre la voie femelle et l’augmentation du nombre de cellules germinales, et si cela rend la femelle plus apte à la reproduction, cela expliquerait en grande partie pourquoi le développement sexuel dépendant de la température persiste.
Alors que les températures mondiales continuent d’augmenter, la question qui se pose est la suivante : qu’arrivera-t-il aux tortues et aux autres reproducteurs sensibles à la température ? « Nous examinerons comment de nouvelles augmentations de température affecteront le pool de cellules germinales », a déclaré Tezak. « Cela produira-t-il des femelles moins aptes ?
Pour répondre à ces questions, Tezak nourrit soigneusement des couvées d’œufs de glisseurs à oreilles rouges obtenus auprès d’un éleveur de Louisiane dans des boîtes en plastique remplies d’un milieu humide et maintenues à une température constante dans le laboratoire. Un incubateur fonctionne à 26 degrés Celsius, ce qui produit plus de mâles. Un autre incubateur fonctionne à 31 degrés, la température optimale pour produire plus de femelles.
Lorsqu’il sort l’un des deux incubateurs pour vérifier leur évolution à l’aide d’une lumière très vive, l’embryon qui a été incubé à une température plus élevée est nettement plus grand et plus actif à l’intérieur de l’œuf.
Nous émettons l’hypothèse qu’il existe un « point idéal » de température », a déclaré M. Capel. « Il y a une courte plage où vous obtenez un grand nombre de cellules germinales, et au-delà, vous commencez à voir des déclins », a déclaré Capel.
« Nous avons incubé des œufs à 33,5 degrés, soit seulement deux degrés et demi de plus que la température optimale pour les femelles », a expliqué M. Tezak. « Cela a créé des embryons vraiment bizarres – il y avait des embryons cyclopes et bicéphales. Nous n’avons pas encore compté leurs cellules germinales ».
Le laboratoire est également sur le point de recevoir des œufs d’alligator pour poursuivre les expériences sur la température. Les alligators sont connus pour produire des femelles à basse température et des mâles à haute température, à l’inverse de la tortue à oreilles rouges. Cependant, la température basse des alligators est la même que la température haute des tortues, de sorte que les deux espèces produisent des femelles à 31 degrés Celsius.
« La question intéressante est de savoir si nous voyons plus de cellules germinales chez les deux espèces à cette température », a déclaré Tezak.
Entrez votre journal : Référence : « Higher temperatures directly increase germ cell number, promoting feminization of red-eared slider turtles » par B. Tezak, B. Straková, D.J. Fullard, S. Dupont, J. McKey, C. Weber et B. Capel, 23 juin 2023, Current Biology.
DOI : 10.1016/j.cub.2023.06.008
L’étude a été financée par la National Science Foundation des États-Unis et la Czech Science Foundation.