Génomique et conservation : un supergène redéfinit l'avenir de la raie épineuse

Ce travail de recherche en génomique, financé par le Lenfest Ocean Program, a été conduit entre la France et les États-Unis notamment par Pierre Lesturgie ancien étudiant du Master IMAGHE, qui a soutenu sa thèse en décembre 2023 sous la direction de Stefano Mona. Ce projet a mobilisé le savoir-faire en génétique des populations, en statistique inférentiel et en programmation (R et Python) de l’EPHE - PSL ainsi que des capacités en calcul intensif du Mésocentre PSL, notamment.

En Amérique du Nord, la raie épineuse (Amblyraja radiata) a été la victime d'une pêche intensive qui a conduit à sa quasi-extinction. Le programme de préservation de l’espèce a été mis en place à partir de 1976 le long des côtes Est des États-Unis et du Canada, pour arriver à bannir complètement la pêche vers le début des années 2000 (2003 aux États-Unis et 2005 au Canada). Ces programmes de conservation ne parvinrent à préserver que la population canadienne. Une étude de génomique des populations a donc été mise en place.

Ce travail a permis de découvrir l'existence d'un supergène déterminant un dimorphisme de la taille des individus et un accouplement préférentiel entre les individus de même taille. Un supergène est une région génomique à faible recombinaison ou deux ou plusieurs gènes sont physiquement liés et transmis à la génération suivante en un seul bloc. Leur modalité d’évolution est semblable à celle des chromosomes sexuels (par exemple le système XY et XX chez les mammifères).

Panel de gauche : distribution des génotypes au supergène chez huit populations de raie épineuse. La population du Golfe du Main montre une quasi-absence d’hétérozygotes, ce qui suggère un accouplement assortatif en fonction de la taille. Panel de droite : distribution de la raie épineuse en fonction du génotype au supergène. Les individus ayant au moins une copie de l’allèle Hb sont de grande taille.

Dans les eaux américaines, plus chaudes, la maturité sexuelle débute lorsque la croissance est terminée, ce qui empêche les deux morphes de se reproduire (les grands avec les petits). Cette situation provoque un phénomène connu sous le nom de vortex d’extinction : la taille de la population se réduit inéluctablement.

Dans les eaux canadiennes, plus froides, la croissance est en revanche plus lente et la maturité sexuelle est atteinte avant que les individus ne rejoignent leur taille maximale, ce qui permet encore l'accouplement entre les deux morphes.

La densité de population de la raie épineuse a diminué sur la côte nord-ouest de l'Atlantique, principalement en raison de la surpêche. Après que des mesures de conservation ont été prises aux États-Unis et au Canada, les populations canadiennes se sont rétablies, mais pas les populations américaines. En effet, le supergène déterminant la taille a induit un accouplement assortatif aux États-Unis empêchant les grandes et les petites raies de se reproduire, provoquant ainsi un vortex d’extinction.

Cette étude met en évidence l'interaction complexe entre la variabilité génétique et l'environnement, et souligne la nécessité d'étudier l'histoire évolutive d'une espèce pour comprendre sa capacité à s'adapter aux changements, comme nous l’enseigne la population canadienne de la raie épineuse.

Dès lors, dans un monde où le réchauffement climatique s'accélère, la génomique sera une aide précieuse pour prédire l'avenir des espèces qui nous entourent.

Article paru dans Nature Communications : https://www.nature.com/articles/s41467-025-56126-z

Plus d'informations

• Pierre Lesturgie
• Stefano Mona : site web EPHE / site web ISYEB
• Gavin Naylor
• Chondrichthyan Tree of Life