Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Contenu A quoi servent les ailes? Les origines Les structures Développement des ailes Influence du gène Ubx Bibliographie Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 A quoi servent les ailes? Vol: désenclavement des nouveaux biotopes, adaptation aux changements climatiques par déplacement, distinction locale pour des comportements différents, facilité de trouver de la nourriture Protection: partie postérieure vulnérable Camouflage: couleurs différentes Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 A quoi servent les ailes? Fonction de signal: position des ailes (danger, signal pour l‘accouplement) Capteurs de chaleur: grande surface, réservoir d‘énergie Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Les origines Les fossiles du Dévonien (400 mio d‘années) montrent des insectes sans ailes Les fossiles du carbonifère (320 mio d‘années) montrent déjà 10 genres d‘insectes avec des ailes Deltitschala bitterfeldensis, 324 mio d‘années Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Les origines Qu‘est-ce qui s‘est passé pendant ces 80 mio d‘années? Les ailes ont apporté des avantages aux insectes: extremités agrandies: probabilité de reproduction augmente protection branchiale, fonction de gouvernail, avantages aérodynamiques, … Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Les origines Il y a trois théories d‘évolution des ailes: B – théorie paranotale (ailes d‘origine dorsale) C – théorie d‘origine latérale D – théorie épicoxale (ailes d‘origine d‘appen- dice des pattes) Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Les structures A – Tête B – Thorax C – Abdomen Un insecte a 3 paires de pattes (antérieure, moyenne, supérieure) poussées aux 3 ségments du thorax (T1, T2 et T3). La plupart des insectes ont 2 paires d‘ailes avec des techniques de plissement différents. Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Les structures Les différentes manières de plissement montrent qu‘il y avait peut-être plusieures formes d‘évolution des ailes: Plissement longitudinal  plissement traversal plissement comme un éventail Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Les structures La Drosophile n‘a qu‘une seule paire d‘ailes. Drosophila melanogaster Drosophila residua Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Les structures Pourquoi est-ce que les drosophiles n‘ont qu‘une seule paire d‘ailes? On observe des ailes fixées à T2, et des balanciers (on dit aussi: haltères) à T3. S‘agit-il des ailes postérieures modifiées? Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Le développement de la drosophile: Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Le processus de la formation de la larve commence avec les gradients de mRNA déposés dans l‘oeuf avant la fertilization. Après la fertilization, les gradients sont traduits en protéines  définition de l‘antérieur et du postérieur. Les deux protéines majeures: bicoid et nanos Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Bicoid protein is a transcription factor. It binds to the promoter of a gene called hunchback (hb), turning it ON (red arrow). Nanos protein binds to hunchback mRNAs, inhibiting their translation (blue bar). These effects combine to produce a high level of hunchback protein at the anterior of the embryo; with a sharp cut-off toward the posterior. The hunchback protein is also a transcription factor. These concentration gradients regulate the turning on and off of other genes in sharply-defined regions of the embryo. These establish the various segments of the body. Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes L‘oeuf d‘une drosophile 22 heures après fertilization: Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Dans la drosophile un gène appelé Ultrabithorax (Ubx) agit en T3 et est responsable pour la non-production de la deuxième paire d‘ailes. Ubx is one of 8 homeobox genes that are linked in a cluster on one Drosophila chro- mosome. All of them: encode transcription factors each with a DNA-binding homeodomain act in sequential zones of the embryo in the same order that they occur on the chromosome! Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Les 8 „homeobox genes“ qui déclechent l‘activation d‘autres gènes: Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Le gène Ubx agit dans T3, il n‘est pas présent dans T2. Son influence se fait sur l‘activation ou la supression de plusieurs gènes: Par exemple la molécule de signal wg (wingless) est exprimée en T2, mais elle n‘est pas exprimée en T3, de même, Ubx a une influence sur l‘expression de DSRF et de salr.  Ce n‘est pas la présence seule de Ubx qui empêche le développement des ailes, c‘est la corrélation entre Ubx et les „target genes“ mentionnées. Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Développement des ailes Si l‘on enlève le gène Ubx, est-ce qu‘il y aura des ailes à T3? Professor Edward B. Lewis of Caltech l‘a essayé en 1978: (Prix nobel de médecine en 1995) Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Bibliographie B. Starling Emerald: Homeotic Gene Ultrabithorax and Specification of Haltere Identity in Drosophila http://www.users.sbg.ac.at/~0422530/MolBiolEntwI/02%20Drosophila,%20A-P-Achse.pdf (15 mars 2009) http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/H/HomeoboxGenes.html (15 mars 2009) http://de.wikipedia.org/wiki/ Johannes Wirz: Nicht Baukasten, sondern Netzwerk – die Idee des Organismus in Genetik und Epigenetik http://www.sdbonline.org/fly/segment/ultrabt1.htm (15 mars 2009) Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009

Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009 Fin Chaque année il y a une conférence internationale sur la drosophile avec 2000 participants aux Etats-Unis! Questions? Pourquoi les mouches ont-elles des ailes? Dominik Metten 6 avril 2009