Grenouille africaine à griffes - African clawed frog

Grenouille africaine à griffes
Xenopus laevis 02.jpg
Classement scientifique Éditer
Royaume: Animalia
Phylum: Accords
Classer: Amphibiens
Commander: Anoure
Famille: Pipidés
Genre: Xénope
Espèce:
X. laevis
Nom binomial
Xénope laevis
Daudin 1802
Synonymes

X. boiei Wagler 1827

La Xenopus laevis ( Xenopus laevis , également connu sous le xénope , crapaud dactylèthre , grenouille griffe africaine doigts ou platanna ) est une espèce d' origine africaine aquatique grenouille de la famille Pipidae . Son nom est dérivé des trois griffes courtes sur chaque patte arrière, qu'il utilise pour déchirer sa nourriture. Le mot Xenopus signifie "pied étrange" et laevis signifie "lisse".

L'espèce se trouve dans une grande partie de l' Afrique subsaharienne (du Nigéria et du Soudan à l'Afrique du Sud ) et dans des populations isolées et introduites en Amérique du Nord, en Amérique du Sud, en Europe et en Asie. Toutes les espèces de la famille des Pipidés sont sans langue, édentées et complètement aquatiques. Ils utilisent leurs mains pour pousser la nourriture dans leur bouche et dans leur gorge et une pompe hyobranchiale pour aspirer ou aspirer des choses dans leur bouche. Les pipidés ont des pattes puissantes pour nager et se précipiter après la nourriture. Ils utilisent également les griffes de leurs pieds pour déchirer de gros morceaux de nourriture. Ils n'ont pas de tympans externes, mais des disques cartilagineux sous-cutanés qui remplissent la même fonction. Ils utilisent leurs doigts sensibles et leur odorat pour trouver de la nourriture. Les pipidés sont des charognards et mangent presque tout ce qui est vivant, mourant ou mort et tout type de déchets organiques.

La description

Ces grenouilles sont abondantes dans les étangs et les rivières de la partie sud-est de l'Afrique subsaharienne. Ils sont aquatiques et sont souvent de couleur gris verdâtre. Les grenouilles africaines à griffes sont également fréquemment vendues comme animaux de compagnie, et parfois à tort identifiées à tort comme des grenouilles naines africaines . Les grenouilles albinos à griffes sont courantes et vendues comme animaux de compagnie ou pour les laboratoires.

Ils se reproduisent en fécondant des œufs à l'extérieur du corps de la femelle (voir reproduction des grenouilles ). Des sept modes d'ampexus (positions dans lesquelles les grenouilles s'accouplent), ces grenouilles se reproduisent dans l'ampexus inguinal, où le mâle serre la femelle devant les pattes arrière de la femelle et serre jusqu'à ce que les œufs sortent. Le mâle pulvérise ensuite du sperme sur les œufs pour les féconder.

Les grenouilles africaines à griffes sont très adaptables et pondront leurs œufs chaque fois que les conditions le permettront. Pendant les saisons des pluies humides, ils se rendent dans d'autres étangs ou flaques d'eau pour chercher de la nourriture. En période de sécheresse, les grenouilles à griffes peuvent s'enfouir dans la boue et devenir dormantes jusqu'à un an.

On sait que Xenopus laevis survit 15 ans ou plus dans la nature et 25-30 ans en captivité. Ils perdent leur peau à chaque saison et mangent leur propre peau perdue.

Bien que dépourvus de sac vocal , les mâles émettent un cri d'accouplement alternant des trilles longs et courts, en contractant les muscles laryngés intrinsèques . Les femelles répondent également vocalement, signalant soit l'acceptation (un son de frappe) soit le rejet (tic-tac lent) du mâle. Cette grenouille a une peau lisse et glissante qui est multicolore sur le dos avec des taches gris olive ou brunes. Le dessous est blanc crème avec une teinte jaune.

Les grenouilles mâles et femelles peuvent être facilement distinguées par les différences suivantes. Les grenouilles mâles sont petites et minces, tandis que les femelles sont plus grandes et plus rondes. Les mâles ont des taches noires sur les mains et les bras qui aident à saisir les femelles pendant l'ampexus. Les femelles ont un cloaque plus prononcé et des renflements ressemblant à des hanches au-dessus de leurs pattes arrière où leurs œufs sont situés à l'intérieur.

Grenouille à griffes albinos mâle en captivité en position flottante typique avec seulement les yeux et le nez qui sortent. Notez les mains et les avant-bras noirs utilisés pour tenir la femelle pendant l' ampexus .

Les mâles et les femelles ont un cloaque , qui est une chambre à travers laquelle passent les déchets digestifs et urinaires et à travers laquelle les systèmes reproducteurs se vident également. Le cloaque se vide par l'évent qui, chez les reptiles et les amphibiens, est une seule ouverture pour les trois systèmes.

Comportement

Les grenouilles africaines à griffes sont entièrement aquatiques et quitteront rarement l'eau, sauf pour migrer vers de nouveaux plans d'eau pendant les sécheresses ou d'autres perturbations. Les grenouilles à griffes ont des pattes puissantes qui les aident à se déplacer rapidement sous l'eau et sur terre. On a découvert que les grenouilles à griffes sauvages du sud du Pays de Galles parcouraient jusqu'à 2 kilomètres (1,2 mi) entre les emplacements. Les pieds des espèces Xenopus ont trois griffes noires sur les trois derniers chiffres. Ces griffes sont utilisées pour déchirer la nourriture et gratter les prédateurs.

Les grenouilles à griffes sont carnivores et mangent des proies vivantes et mortes, notamment des poissons, des têtards, des crustacés, des annélides, des arthropodes, etc. Les grenouilles griffues essaieront de consommer tout ce qui peut tenir dans leur bouche. Étant aquatiques, les grenouilles à griffes utilisent leur odorat et leur ligne latérale pour détecter les proies plutôt que la vue comme les autres grenouilles. Cependant, les grenouilles griffues peuvent toujours voir avec leurs yeux et traqueront leurs proies ou observeront les prédateurs en sortant la tête de l'eau. Les grenouilles à griffes creuseront dans le substrat pour déterrer des vers et d'autres aliments. Leur langue est incapable de s'étendre comme les autres grenouilles, alors les grenouilles griffues utilisent leurs mains pour saisir la nourriture et la fourrer dans leur bouche.

Ces grenouilles sont particulièrement cannibales ; le contenu de l'estomac de grenouilles à griffes sauvages en Californie a révélé de grandes quantités de larves de grenouille. Les larves de grenouilles à griffes filtrent et collectent les nutriments du plancton, permettant aux grenouilles adultes qui consomment les têtards d'avoir accès à ces nutriments. Cela permet aux grenouilles à griffes de survivre dans des zones qui ont peu ou pas d'autres sources de nourriture.

Les grenouilles à griffes sont nocturnes et la plupart des activités de reproduction et d'alimentation ont lieu après la tombée de la nuit. Les grenouilles à griffes mâles sont très libertines et s'accrocheront à d'autres mâles et même à d'autres espèces de grenouilles. Les grenouilles mâles qui sont saisies feront des appels de libération et tenteront de se libérer.

Si elles ne se nourrissent pas, les grenouilles à griffes resteront simplement immobiles sur le substrat ou flotteront au sommet avec la tête saillante.

Endocrinologie

Thyroïde

Le foie de X. laevis réagit aux basses températures en augmentant la production d' iodothyronine déiodinase de type II grâce à un apport alimentaire accru . Cela stimule la thyroïde pour augmenter T 3 pour augmenter la température du corps . (Cette augmentation de T 3 induit également l' apoptose des cellules germinales , médiée par les gènes laissés par la métamorphose des têtards .)

Les effets de la provocation de la libération de l'hormone T sont largement différenciés selon l'endroit où elle commence : si elle est centrale, au sein de l' hypothalamus médio - basal , elle stimule la croissance testiculaire saisonnière ; si périphérique, alors régression testiculaire et thermogenèse de saison froide.

Ces observations sont considérées comme largement applicables dans les systèmes thyroïdiens des vertébrés.

Dans la nature

Le monogène Protopolystoma xenopodis , parasite de la vessie de X. laevis

Dans la nature, X. laevis est originaire des zones humides , des étangs et des lacs des régions arides/semi-arides d' Afrique subsaharienne . X. laevis et X. muelleri se trouvent le long de la limite ouest du Grand Rift Africain . Les populations sub-sahariennes connaissent généralement très bien cette grenouille, et certaines cultures l'utilisent comme source de protéines, aphrodisiaque , ou comme médicament de fertilité . Deux épidémies historiques de priapisme ont été liées à la consommation de cuisses de grenouilles qui ont mangé des insectes contenant de la cantharidine .

Les X. laevis à l'état sauvage sont couramment infectés par divers parasites , y compris les monogènes de la vessie .

Utilisation en recherche

Les embryons et les œufs de Xénope sont un système modèle populaire pour une grande variété d'études biologiques, en partie parce qu'ils ont le potentiel de pondre des œufs tout au long de l'année. Cet animal est largement utilisé en raison de sa puissante combinaison de traçabilité expérimentale et de relation évolutive étroite avec les humains, du moins par rapport à de nombreux organismes modèles. Pour une discussion plus complète de l'utilisation de ces grenouilles dans la recherche biomédicale, voir Xenopus .

Xenopus laevis est également remarquable pour son utilisation dans la première méthode largement utilisée de test de grossesse . Dans les années 1930, deux chercheurs sud-africains, Hillel Shapiro et Harry Zwarenstein, étudiants de Lancelot Hogben à l' Université du Cap , ont découvert que l' urine de femmes enceintes induisait la production d'ovocytes chez X. laevis dans les 8 à 12 heures suivant l'injection. Cela a été utilisé comme un test simple et fiable jusque dans les années 1960. Dans les années 1940, Carlos Galli Mainini trouvé dans des études séparées que les spécimens mâles de Xenopus et Bufo pourraient être utilisés pour indiquer la grossesse Aujourd'hui, disponible dans le commerce hCG est injecté dans Xenopus mâles et les femelles pour induire le comportement d'accouplement et de race ces grenouilles en captivité à tout Le moment de l'année.

Xenopus est depuis longtemps un outil important pour les études in vivo en biologie moléculaire, cellulaire et développementale des animaux vertébrés. Cependant, la vaste étendue de la recherche sur le Xenopus découle du fait supplémentaire que les extraits acellulaires fabriqués à partir de Xenopus sont un système in vitro de premier plan pour les études des aspects fondamentaux de la biologie cellulaire et moléculaire. Ainsi, Xenopus est le seul système modèle vertébré qui permet des analyses in vivo à haut débit de la fonction des gènes et de la biochimie à haut débit. Enfin, les ovocytes de Xenopus sont un système de pointe pour les études du transport ionique et de la physiologie des canaux.

Bien que X. laevis ne pas court temps de génération et de simplicité génétique généralement souhaitée dans génétique des organismes modèles , il est un important organisme modèle en biologie du développement , la biologie cellulaire , la toxicologie et la neurobiologie . X. laevis met 1 à 2 ans pour atteindre la maturité sexuelle et, comme la plupart de son genre, il est tétraploïde . Il a cependant un embryon grand et facilement manipulable . La facilité de manipulation des embryons d' amphibiens leur a donné une place importante dans la biologie du développement historique et moderne. Une espèce apparentée, Xenopus tropicalis , est maintenant promue comme un modèle plus viable pour la génétique.

Roger Wolcott Sperry a utilisé X. laevis pour ses célèbres expériences décrivant le développement du système visuel. Ces expériences ont conduit à la formulation de l' hypothèse de chimioaffinité .

Les ovocytes de Xenopus fournissent un système d'expression important pour la biologie moléculaire . En injectant de l' ADN ou de l' ARNm dans l'ovocyte ou l'embryon en développement, les scientifiques peuvent étudier les produits protéiques dans un système contrôlé. Cela permet une expression fonctionnelle rapide des ADN manipulés (ou ARNm ). Ceci est particulièrement utile en électrophysiologie , où la facilité d'enregistrement à partir de l'ovocyte rend l'expression des canaux membranaires attrayante. L'un des défis du travail sur les ovocytes est d'éliminer les protéines natives qui pourraient fausser les résultats, telles que les canaux membranaires natifs de l' ovocyte . La traduction des protéines peut être bloquée ou l'épissage du pré-ARNm peut être modifié par injection d' oligos antisens de Morpholino dans l'ovocyte (pour distribution dans tout l'embryon) ou dans l'embryon précoce (pour distribution uniquement dans les cellules filles de la cellule injectée).

Les extraits d'œufs de grenouilles X. laevis sont également couramment utilisés pour les études biochimiques de la réplication et de la réparation de l'ADN, car ces extraits soutiennent pleinement la réplication de l'ADN et d'autres processus connexes dans un environnement sans cellules, ce qui permet une manipulation plus facile.

Le premier vertébré jamais cloné était une grenouille africaine à griffes en 1962, une expérience pour laquelle Sir John Gurdon a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2012 « pour la découverte que les cellules matures peuvent être reprogrammées pour devenir pluripotentes ».

De plus, plusieurs grenouilles africaines à griffes étaient présentes à bord de la navette spatiale Endeavour (qui a été lancée dans l'espace le 12 septembre 1992) afin que les scientifiques puissent tester si la reproduction et le développement pouvaient se produire normalement en apesanteur.

Xenopus laevis sert également de système modèle idéal pour l'étude des mécanismes de l'apoptose. En fait, l' iode et thyroxine stimulent l'apoptose spectaculaire des cellules des branchies des larves, la queue et les nageoires chez les amphibiens métamorphose , et stimuler l'évolution de leur système nerveux transformant le têtard aquatique, végétarien dans la grenouille terrestre, carnassiers.

Les cellules souches de cette grenouille ont été utilisées pour créer des xénobots .

Séquençage du génome

Les premiers travaux sur le séquençage du génome de X. laevis ont commencé lorsque les laboratoires de Wallingford et Marcotte ont obtenu un financement du Texas Institute for Drug and Diagnostic Development (TI3D), conjointement avec des projets financés par les National Institutes of Health. Le travail s'est rapidement étendu pour inclure la reconstruction de novo des transcrits de X. laevis , en collaboration avec des groupes du monde entier qui ont fait don d'ensembles de données de séquençage d'ARN Illumina Hi-Seq. Le séquençage du génome par les groupes Rokhsar et Harland (UC Berkeley) et par Taira et ses collaborateurs (Université de Tokyo, Japon) a donné une impulsion majeure au projet qui, avec des contributions supplémentaires de chercheurs aux Pays-Bas, en Corée, au Canada et en Australie, a mené à la publication de la séquence du génome et de sa caractérisation en 2016.

Comme outil de transexpression

Les ovocytes de X. laevis sont souvent utilisés comme modèle facile pour l' expression induite artificiellement de transgènes . Par exemple, ils sont couramment utilisés lors de l'étude de la résistance à la chloroquine produite par des mutants transporteurs spécialisés . Même ainsi, le tissu d'expression étranger peut lui-même conférer certaines altérations à l'expression, et donc les résultats peuvent ou non être entièrement identiques à l'expression native : par exemple, le fer a été trouvé par Bakouh et al 2017 comme un substrat important pour l'un de ces transporteurs. dans X.l. ovocytes, mais à partir de 2020, le fer n'est impliqué que de manière présumée dans l'expression native du même gène.

Base de données d'organismes modèles en ligne

Xenbase est la base de données d'organismes modèles (MOD) pour Xenopus laevis et Xenopus tropicalis . Xenbase héberge tous les détails et les informations de publication concernant le génome actuel de Xenopus laevis ( 9.1 ).

Comme animaux de compagnie

Les Xenopus laevis sont gardés comme animaux de compagnie et sujets de recherche depuis les années 1950. Ils sont extrêmement robustes et vivent longtemps, étant connus pour vivre jusqu'à 20 ou même 30 ans en captivité.

Les grenouilles africaines à griffes sont souvent mal étiquetées comme des grenouilles naines africaines dans les animaleries. Les différences identifiables sont :

  • Les grenouilles naines ont quatre pattes palmées. Les grenouilles africaines à griffes ont des pattes postérieures palmées tandis que leurs pattes antérieures ont des doigts autonomes.
  • Les grenouilles naines africaines ont des yeux placés sur le côté de la tête, tandis que les grenouilles africaines à griffes ont des yeux sur le dessus de la tête.
  • Les grenouilles africaines à griffes ont un museau courbé et plat. Le museau d'une grenouille naine africaine est pointu.

En tant que ravageur

Les grenouilles africaines à griffes sont des prédateurs voraces et s'adaptent facilement à de nombreux habitats. Pour cette raison, ils peuvent facilement devenir une espèce envahissante nuisible. Ils peuvent parcourir de courtes distances vers d'autres plans d'eau, et certains ont même été documentés pour survivre à des gels légers. Il a été démontré qu'ils dévastent les populations indigènes de grenouilles et d'autres créatures en mangeant leurs petits.

En 2003, de Xenopus grenouilles ont été découverts dans un étang à San Francisco de Golden Gate Park . De nombreux débats existent maintenant dans la région sur la façon d'exterminer ces créatures et de les empêcher de se propager. On ne sait pas si ces grenouilles sont entrées dans l'écosystème de San Francisco par le biais d'un lâcher intentionnel ou d'une fuite dans la nature. Les autorités de San Francisco ont drainé Lily Pond et clôturé la zone pour empêcher les grenouilles de s'échapper vers d'autres étangs dans l'espoir qu'elles meurent de faim.

En raison d'incidents au cours desquels ces grenouilles ont été relâchées et autorisées à s'échapper dans la nature, il est illégal de posséder, de transporter ou de vendre des grenouilles africaines sans permis dans les États américains suivants : Arizona, Californie, Kentucky, Louisiane, New Jersey, Caroline du Nord , Oregon, Vermont, Virginie, Hawaï, Nevada et État de Washington. Cependant, il est légal de posséder Xenopus laevis au Nouveau-Brunswick (Canada) et en Ohio.

Des colonies sauvages de Xenopus laevis existent dans le sud du Pays de Galles , au Royaume-Uni . Dans le Yunnan , en Chine, il existe une population de grenouilles albinos à griffes dans le lac Kunming , ainsi qu'une autre espèce envahissante : la grenouille-taureau américaine . Parce que cette population est albinos, cela suggère que les grenouilles à griffes provenaient du commerce des animaux de compagnie ou d'un laboratoire.

La grenouille à griffes africaine peut être un vecteur important et la source initiale de Batrachochytrium dendrobatidis , un champignon chytride qui a été impliqué dans le déclin drastique des populations d'amphibiens dans de nombreuses régions du monde. Contrairement à de nombreuses autres espèces d'amphibiens (y compris la grenouille à griffes occidentale étroitement apparentée ) où ce champignon chytride provoque la maladie Chytridiomycose , il ne semble pas affecter la grenouille à griffes africaine, ce qui en fait un vecteur efficace.

Les références

Liens externes