Influence des hormones sur le comportement de reproduction des femelles mouches à fruits

La copulation est super importante pour la reproduction de plein d'espèces, y compris les mouches à fruits connues sous le nom de Drosophila melanogaster. Étudier ces mouches aide les chercheurs à piger comment le comportement sexuel fonctionne au niveau des neurones et des molécules. Les femelles décident souvent si elles veulent s'accoupler ou pas selon leur état physique et l'environnement autour d'elles.

#Comportement de Mating des Femelles

Les femelles vierges de Drosophila évaluent les mâles potentiels en faisant attention à leur chant nuptial et à une odeur connue sous le nom de phéromone sexuelle. Quand une femelle est intéressée, elle peut répondre en s'arrêtant et en ouvrant une partie de son corps appelée la plaque vaginale. Si elle n'est pas intéressée, elle peut rejeter les mâles en les frappant, en battant des ailes, ou en poussant son ovipositeur, qui est utilisé pour pondre des œufs. Une fois accouplées, les femelles ont tendance à rejeter les mâles pendant plusieurs jours, principalement en n'ouvrant pas la plaque vaginale aussi souvent et en poussant plus son ovipositeur.

Pour que les femelles décident de s'accoupler, elles ont besoin de circuits neuronaux spécifiques qui contrôlent leur réceptivité. Cependant, on ne sait pas trop comment ces circuits se développent et comment cela affecte la volonté d'une femelle de s'accoupler.

#Gènes Impliqués dans la Différenciation Sexuelle

Deux gènes importants chez Drosophila sont Doublesex (dsx) et fruitless (fru). Ces gènes jouent un rôle crucial dans la détermination des traits sexuels de ces mouches, y compris les comportements liés au mating. Chez les mâles, certaines formes de Fru et Dsx sont nécessaires pour courtiser efficacement les femelles. Chez les femelles, même si Fru n'est pas présent sous une forme fonctionnelle, le gène Dsx influence encore certains de leurs comportements de mating.

Les deux gènes dsx et fru sont essentiels pour façonner les différences entre les mouches mâles et femelles durant leur développement neural. Par exemple, certains neurones liés au comportement de cour des mâles sont régulés par ces gènes. Les voies neuronales qui détectent les signaux de cour contiennent aussi des neurones spécifiques aux mâles ou qui montrent des différences entre les sexes.

Dans le cas d'un chemin chimique impliquant une substance appelée cis-vaccényle acétate (cVA), qui inhibe la cour des mâles, tous les composants de ce chemin sont connectés au gène fru, soulignant son importance.

#Contrôle Hormonal du Développement

Pendant le développement, l'hormone prothoracicotropique (PTTH) influence la transition des stades juvéniles aux stades adultes chez Drosophila, un peu comme certaines hormones chez les mammifères. La PTTH aide à déclencher des changements dans le système nerveux à mesure que les mouches mûrissent. L'Écdysone, une hormone déclenchée par la PTTH, joue un rôle important durant la mue et la métamorphose et affecte comment le système nerveux se développe.

L'écdysone se lie à ses récepteurs, EcR-A et EcR-B1, permettant aux neurones de lire ses niveaux et d'y réagir en conséquence. Ces récepteurs sont vitaux pour former les structures spécifiques nécessaires à la cour des mâles. Cependant, on ne sait pas encore comment l'écdysone impacte le développement des comportements de mating chez les femelles, en particulier comment cela affecte les neurones exprimant fru et dsx.

#Facteurs Influant sur la Réceptivité Féminine

Les études précédentes se sont surtout concentrées sur ce qui régule la réceptivité des femelles plutôt que sur comment elles réagissent aux mâles après l'accouplement. Chez les femelles vierges, certains neurones réagissent aux signaux des mâles. Quand les femelles sont réceptives, elles ouvrent la plaque vaginale, un processus régulé par certains neurones. Après l'accouplement, une substance appelée peptide sexuel dans le sperme mâle interagit avec des neurones sensoriels dans le système reproducteur de la femelle, ce qui impacte son activité neuronale, réduisant sa réceptivité.

D'autres substances dans le système nerveux, comme les neuropeptides et les monoamines, jouent aussi des rôles clés dans l'influence de la réceptivité féminine. Bien que beaucoup d'études aient identifié des neuropeptides et des monoamines essentiels qui affectent la réceptivité, des questions demeurent sur si ces substances régulent la formation des circuits neuronaux impliqués dans la réceptivité.

#Enquête sur les Facteurs Qui Influencent la Réceptivité

Pour comprendre ce qui influence la réceptivité d'une femelle Drosophila vierge, les chercheurs ont filtré diverses lignées génétiques. Ils ont découvert que la PTTH est essentielle pour la réceptivité durant le développement des mouches. Les neurones PTTH expriment le gène dsx, indiquant une connexion à la différenciation sexuelle. La PTTH stimule la production d'écdysone, une hormone critique pour le processus de maturation.

Les chercheurs ont découvert que la perte de PTTH entraînait une augmentation de la réceptivité chez les femelles vierges. Ils ont pu récupérer cette réceptivité accrue en administrant de l'écdysone aux larves, montrant l'importance de cette hormone. Réduire l'expression des récepteurs d'écdysone dans des neurones spécifiques a encore eu un impact sur les taux de mating des femelles.

#Le Rôle de la PTTH dans la Réceptivité Féminine

Pour comprendre comment la PTTH affecte la réceptivité féminine, les scientifiques ont mené divers expériences. En testant des femelles sans PTTH, ils ont constaté que ces femelles avaient un taux de copulation plus élevé et un temps d'attente plus court pour s'accoupler par rapport aux mouches normales. Ce résultat a suggéré que la PTTH joue en effet un rôle négatif dans la réceptivité féminine.

En manipulant les niveaux de PTTH et d'écdysone, ils ont pu déterminer les interactions qui influençaient les comportements de mating chez les femelles. Par exemple, les comportements de mating des femelles s'amélioraient avec l'ajout d'écdysone dans des mouches mutantes dépourvues de PTTH.

#Examen des Neurones Liés à la Réceptivité

En se concentrant sur les neurones qui expriment la PTTH, les chercheurs ont utilisé des outils génétiques pour visualiser ces circuits neuronaux. Ils ont confirmé que les neurones PTTH sont effectivement liés au gène dsx, indiquant qu'ils font partie du processus de différenciation sexuelle. Cependant, quand les scientifiques activaient ces neurones à certains stades de développement, cela ne changeait pas la réceptivité féminine.

D'autres investigations ont montré que la période critique pour l'activité des neurones PTTH influençant la réceptivité était durant un stade larvaire spécifique. L'activation des neurones PTTH à ce stade a diminué la réceptivité, tandis que l'activation à d'autres stades n'a pas donné de résultats significatifs.

#Écdysone et ses Récepteurs

L'écdysone est vital pour contrôler divers processus de développement chez Drosophila. Les chercheurs voulaient voir si l'écdysone impactait la fonction neuronale liée au mating des femelles. Ils ont découvert que les récepteurs d'écdysone, spécifiquement EcR-A, étaient présents dans les neurones qui gèrent la réceptivité féminine.

Quand la fonction d'EcR-A a été perturbée dans ces neurones, les mouches ont montré des taux de copulation réduits. Cette découverte a indiqué qu'EcR-A joue un rôle crucial dans la détermination de la réceptivité féminine à mesure qu'elles mûrissent. Bien que réduire EcR-B1 n'ait pas eu d'impact significatif sur la réceptivité, l'impact d'EcR-A était évident.

#Changements Morphologiques dans les Neurones

Il était aussi essentiel de comprendre comment la structure des neurones changeait en réponse aux activités hormonales. En surveillant les modèles de croissance neuronale, les chercheurs ont noté des changements significatifs dans la morphologie de neurones spécifiques après manipulation hormonale. Ces changements ont été observés dès le stade pupal et ont persisté jusqu'à l'âge adulte.

Les chercheurs ont émis l'hypothèse que les changements morphologiques dans les neurones pC1 pourraient affecter comment ces neurones se connectent et interagissent avec d'autres neurones, influençant ainsi les comportements de mating. Les modifications de la structure de ces neurones ont été associées aux taux de copulation réduits observés dans certaines conditions expérimentales.

#Conclusion

La PTTH joue un rôle crucial dans le contrôle de la réceptivité féminine chez Drosophila en régulant les niveaux d'écdysone. L'interaction entre les signaux hormonaux et le développement neural influence la façon dont les femelles réagissent aux mâles pour le mating. Les infos obtenues de cette recherche pourraient s'étendre à la compréhension de processus similaires chez d'autres espèces, élargissant les connaissances sur le comportement sexuel et les stratégies reproductives.

Au final, ces découvertes ouvrent la voie à d'autres études sur la façon dont les mécanismes hormonaux et neuronaux gouvernent le comportement sexuel à travers diverses espèces, contribuant à une meilleure compréhension de la biologie des insectes et des mammifères.