Widespread atypical mitochondrial DNA structure in isopods (Crustacea, Peracarida) related to a constitutive heteroplasmy in terrestrial species.
Résumé
Metazoan mitochondrial DNA (mtDNA) is generally composed of circular monomeric molecules. However, a few exceptions do exist and among them two terrestrial isopods Armadillidium vulgare and Porcellionides pruinosus have an atypical mtDNA composed of linear monomers associated with circular "head-to-head" dimers: a very unusual structure for animal mtDNA genome. To assess the distribution of this atypical mtDNA among isopods, we performed RFLP and Southern blot analyses on mtDNA of 16 terrestrial (Oniscidea family) and two aquatic isopod species: the marine Sphaeroma serratum (suborder Flabellifera, sister group of Oniscidea) and the freshwater Asellus aquaticus (Asellota, early derived taxon of isopod). The atypical mtDNA structure was observed in 15 terrestrial isopod species and A. aquaticus, suggesting a wide distribution of atypical mtDNA among isopods. However, a typical metazoan mtDNA structure was detected in the marine isopod S. serratum and the Oniscidea Ligia oceanica . Our results suggest two possible scenarios: an early origin of the atypical mtDNA in isopods followed by reversion to the typical ancestral mtDNA structure for several species, or a convergent appearance of the atypical mtDNA structure in two isopod suborders. We compare this distribution of the atypical mtDNA structure with the presence of a heteroplasmy also observed in the mtDNA of several terrestrial isopod species. We discuss if this transmitted heteroplasmy is vectored by the atypical mtDNA and its impact on the maintenance of the atypical mtDNA in isopods.
L’ADN mitochondrial (ADNmt) des Métazoaires est généralement composé de molécules circulaires monomériques. Cependant, quelques exceptions ont été décrites et parmi celles-ci deux isopodes terrestres Armadilldium vulgare et Porcellionides pruinosus présentent un ADNmt de structure atypique composé de monomères linéaires associés à des dimères circulaires en « tête-à-tête », une structure très peu commune pour un génome mitochondrial animal. Pour établir la distribution de cette structure atypique d’ADNmt parmi les isopodes, nous avons effectué des analyses par RFLP et Southern blot sur l’ADNmt de 16 isopodes terrestres (famille des Oniscidea) et de 2 espèces d’isopodes aquatiques : l’espèce marine Sphaeroma serratum (sous-ordre des Flabellifera, groupe frère des Oniscidea) et l’espèce d’eau douce Asellus aquaticus (Asellota, parmi les premiers taxons apparus chez les Isopodes). Cet ADNmt de structure atypique a été observée pour 15 espèces d’isopodes terrestres ainsi que pour A. aquaticus, suggérant une large distribution de cet ADNmt de structure atypique chez les isopodes. En revanche, il a été observé un ADNmt de structure typique (monomères circulaires) pour l’espèce marine S. serratum et l’Oniscidea Ligia oceanica. Nos résultats suggèrent deux scénarios possibles : une apparition ancienne de l’ADNmt de structure atypique chez les isopodes, suivie de réversions vers la structure ancestrale typique d’ADNmt pour plusieurs espèces, ou bien une apparition convergente de l’ADNmt de structure atypique chez deux sous-ordres d’Isopodes. Nous comparons la distribution de l’ADNmt de structure atypique avec celle d’une hétéroplasmie observée dans l’ADNmt de plusieurs espèces d’isopodes terrestres. Nous discutons également de la possibilité d’une transmission de cette hétéroplasmie via l’ADNmt de structure atypique et de son effet sur le maintien de l’ADNmt de structure atypique chez les isopodes.