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Un mammifère dont les mâles ne possèdent pas de chromosome Y

Contrairement aux humains et à la quasi-totalité des mammifères, certains rongeurs mâles se passent complètement du chromosome Y. A la place, d’autres gènes positionnés en dehors de tout chromosome sexuel prennent le relai de déclencher le développement des caractéristiques physiques mâles ou femelles. C’est ce que concluent des travaux publiés dans la revue PNAS et réalisés sur Tokudaia osimensis, un rongeur japonais. 

Modification génétique rongeur japonais sans chromosome Y Crédit : Miho Terao, Yuya Ogawa, et al. Proceedings of the National Academy of Sciences. November 28, 2022

La séquence ENh14 dupliquée semble capable d’activer Sox9, gène responsable de la formation de testicules, à la place du chromosome Y disparu. Crédits : Miho Terao, Yuya Ogawa, et al. Proceedings of the National Academy of Sciences

Un rongeur dépourvu de chromosome Y 

“Les mammifères ont généralement un système de chromosomes sexuels XY très stable dans lequel le gène SRY sur le chromosome Y dégénéré déclenche la différenciation des testicules”, expliquent les chercheurs. On le dit “dégénéré”, parce qu’il est environ trois fois plus petit que le X et contient seulement une soixantaine de gènes, contre 800 pour le X. Les raisons en sont complexes et encore débattues. Reste que chez la quasi-totalité des mammifères, le gène SRY du chromosome Y active un autre gène situé sur un autre chromosome : Sox9. C’est ce gène qui entraîne le développement dans les futurs testicules des cellules de Sertoli, qui produisent les spermatozoïdes. Mais ce n’est pas tout à fait ce qu’il se passe chez le rongeur japonais Tokudaia osimensis. Chez lui, pas de chromosome Y et donc pas de gène SRY. Pourtant, l’animal montre bien un dimorphisme sexuel mâle/femelle. “Cela signifie que la différenciation des testicules doit se faire sans SRY”, concluent les chercheurs, qui s’interrogent sur l’identité du facteur génétique capable d’activer Sox9 à sa place.  “Les recherches menées depuis trois décennies pour trouver ce déclencheur ont été infructueuses. » 

Une petite séquence dupliquée sur le chromosome 3 

Difficulté supplémentaire, le Tokudaia osimensis est une espèce protégée. Les chercheurs obtiennent tout de même des échantillons des tissus de trois mâles et trois femelles pour en comparer les génomes. Leurs efforts mettent en évidence une séquence d’ADN placée sur le chromosome 3, c’est-à-dire juste à côté de Sox9 ! Appelée Enh14, cette région est dupliquée uniquement chez les mâles. Lorsqu’ils introduisent cette duplication chez des embryons femelles XX, les chercheurs constatent la formation de testicules, confirmant la responsabilité des deux copies d’Enh14. “Ainsi, l’information génomique est presque identique dans les deux sexes, à l’exception de la duplication d’Enh14 en amont de Sox9”, résument les scientifiques, qui s’étonnent de leurs résultats. “Il peut sembler extraordinaire qu’un changement évolutif aussi important chez ce rongeur soit imputable à une altération génomique aussi minime.” 

Un « mammifère exceptionnel »

Chez Tokudaia osimensis, la région de l’ADN déterminant le sexe a donc été déplacé des chromosomes dits “sexuels”, les X et Y, vers un autosome – un chromosome non sexuel. “Les mammifères possèdent un système de chromosomes XY extrêmement stable, dans lequel le Y s’est presque complètement dégradé en raison du taux de mutation élevé dans le testicule et de l’absence de recombinaison avec le X”, analysent les chercheurs. “Les mammifères exceptionnels qui ont récemment perdu ce Y dégradé sont d’une valeur unique pour les études du processus de renouvellement des chromosomes sexuels chez les mammifères.” Des résultats qui ouvrent la voie à “l’étude de la perte du Y” et des “premiers changements évolutifs qui ont transformé un autosome en un nouveau chromosome sexuel”. Un champ d’étude prometteur, alors que les mécanismes exacts par lesquels le chromosome Y dégénère chez les mammifères sont encore débattus.

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