Le tilapia est séquencé !

Le séquençage de ces 5 génomes a été réalisé au Broad Institute de Washington (un des plus grands centres de séquençage) avec un financement du NIH (National Institutes of Health, USA). Parmi les 27 laboratoires qui co-signent la publication dans Nature, le Cirad, l’Université d’Aquaculture de Stirling (Grande Bretagne) et l’Agricultural Research Organization (Israël) s’intéressent plus particulièrement aux retombées aquacoles du projet et utiliseront la séquence de référence du tilapia pour rechercher plus rapidement des séquences liées à des caractères d’intérêt.
Pour le Cirad, il s’agit principalement du sex-ratio, de la thermosensibilité, de la tolérance à la salinité, et bientôt de l’efficacité alimentaire.

Le tilapia, un « poulet aquatique »

De la famille des cichlidés africains, les tilapias font partie des quelques modèles de poissons les plus utilisés dans le monde pour des études de génétique, physiologie, endocrinologie, toxicologie, comportement. Avec une production de 4,3 millions de tonnes répartie dans plus de 100 pays dans le monde (essentiellement mais pas uniquement tropicaux), les tilapias constituent aujourd’hui le deuxième groupe majeur pour l’aquaculture mondiale, après celui des carpes essentiellement produites et consommées en Chine. Toutes les prévisions s’accordent à considérer que le tilapia (souvent présenté comme le poulet aquatique) est appelé à devenir l’espèce aquacole majeure de demain.

Déterminisme et différenciation du sexe

Chez le tilapia, le contrôle du sexe est nécessaire à la bonne rentabilité des élevages, car les mâles grossissent plus vite que les femelles ; ces dernières se reproduisent environ tous les mois et protègent les œufs dans leur bouche pendant une dizaine de jours sans s’alimenter.
Actuellement la majorité des producteurs utilisent des hormones pour la production de populations monosexes mâles. Ces traitements soulèvent de nombreuses questions quant à leur durabilité : quels impacts sur la santé des producteurs utilisant ces stéroïdes dans les fermes, sur celle des consommateurs mais aussi sur la qualité de l’eau et sur la biodiversité ?

Depuis 1985, le Cirad recherche de nouvelles approches pour un contrôle du sexe non hormonal, mais s’appuyant au contraire sur des approches génétiques et/ou environnementales. Le Cirad a été le premier à démontrer la possibilité de produire des mâles YY à descendances monosexes mâles non traitées par les hormones.

Thermosensibilité

Le Cirad a également été précurseur dans la mise en évidence des effets masculinisants des fortes températures appliquées chez le tilapia à des stades précoces ; des résultats équivalents ont ensuite été obtenus chez de nombreuses autres espèces. Aussi, pour optimiser et accélérer ces programmes de sélection, les scientifiques (groupe AquaTrop de l’unité Intrepid du Cirad) recherchent-ils des marqueurs liés au sexe et à la thermosensibilité.

Des marqueurs moléculaires pour un sexage phénotypique précoce ont été récemment identifiés et validés dans le cadre d’un projet ANR-Emergence (SexTil) pour la production de kits commercialisables. Ces kits vont permettre notamment d’accélérer la production de mâles YY pour un contrôle génétique du sexe et/ou de sélectionner des géniteurs à descendances thermosensibles pour un contrôle du sexe par la température et sans hormone.

Tolérance à la salinité

L’adaptation à la salinité correspond à une demande de pays désireux d’élever du tilapia en milieu saumâtre ou marin (faibles disponibilités en eau douce, conflit d’usage ou préservation de la ressource). C’est notamment le cas aux Philippines où la majorité des tilapias est produite en eau saumâtre. Le Cirad et le BFAR (Bureau of Fisheries and Aquatic Resources) y ont développé une souche tolérante à la salinité (Molobicus) par des approches de génétique classique. La séquence de référence facilitera l’identification de marqueurs de tolérance à la salinité pour identifier et sélectionner localement des géniteurs à forte tolérance (évitant ainsi la dissémination de souches d’intérêt d’un pays vers un autre, et les contaminations génétiques qui en résultent).

Alimentation omnivore

Contrairement à la plupart des espèces de pisciculture marine (en particulier, les saumons, bars, dorades…) pour lesquelles la farine et l’huile de poisson restent des ingrédients indispensables ou au moins importants de leur alimentation, le tilapia qui possède un régime alimentaire microphytophage (consommation/transformation d’algues phytoplanctoniques et de cyanobactéries), reste suffisamment opportuniste pour être qualifié d’omnivore. Il se situe donc en bas de la chaîne trophique. En condition d’élevage extensif, le tilapia peut donc être produit sans lui fournir d’aliment artificiel, en se contentant de stimuler la production primaire (le plancton) par une fertilisation des étangs.
Avec les carpes, c’est donc l’une des espèces qui peuvent être produites sans utiliser des farines et des huiles de poissons issues des pêches, et donc sans impacter les ressources halieutiques.

D’un point de vue finalisé, cette séquence de référence chez le tilapia, va donc faciliter la sélection de souches d’intérêt aquacole, à travers l’identification de marqueurs géniques liés à des caractères d’intérêt aquacole et la mise au point de kits à l’image de celui développé pour un sexage moléculaire précoce chez le tilapia. Elle favorisera ainsi, à court terme, une transition vers une aquaculture raisonnée respectant davantage le producteur, le consommateur mais aussi l’environnement.

D’un point de vue plus fondamental, ce travail permet de mieux comprendre, à l’échelle du génome, les mécanismes qui conduisent à la naissance de nouvelles espèces (spéciation). Dans les grands lacs Est-africains, les études de spéciation menées depuis près de 75 années sur les cichlidés, ont mis en évidence des phénomènes de « radiation adaptative », qui se caractérisent par l’apparition très rapide d’un très grand nombre d’espèces (spéciation explosive) à partir d’une seule espèce ancestrale (ou de très peu d’espèces).
Ces nouvelles espèces présentent une extrême diversité morphologique et écologique et chacune d’entre elle est adaptée à une niche trophique particulière (radiation adaptative). Ces phénomènes ne trouvent pas d’équivalent chez les vertébrés.
Les travaux du consortium international (CGC) montrent que les mécanismes qui conduisent à une telle radiation adaptative reposent sur une explosion de duplications de gènes, conservés au cours de l’évolution pour beaucoup d’entre eux, et qui vont développer de nouvelles fonctions (néo-fonctionnalisation) et jouer ainsi un rôle dans l’adaptation à de nouveaux environnements.