Déterminisme sexuel des animaux: décryptage d'une régulation conservée
Publié par Isabelle le 15/04/2019 à 15:14
Source: INRA
© Inra
Un mécanisme de contrôle de l'expression des gènes lors de la détermination sexuelle vient d'être mis en évidence chez le médaka, un petit poisson qui sert de modèle pour des recherches dont les résultats peuvent être applicables à d'autres espèces. Des chercheurs de l'Inra et leurs collègues étrangers révèlent comment, au cours de l'embryogénèse, une région très conservée dans le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules...) du médaka, mais aussi dans ceux d'insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur environnement...) et de mammifères, régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) l'expression de différents gènes essentiels à la mise en place des cellules germinales (sexuelles). Publiés dans Plos Biology le 4 avril 2019, ces résultats de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) chez le poisson (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest...), permettront notamment de mieux comprendre certaines pathologies animales et humaines.

Dans l'embryon (Un embryon (du grec ancien ἔμϐρυον / émbruon) est un organisme en développement depuis la première division de...), la différenciation du sexe (Le mot sexe désigne souvent l'appareil reproducteur, ou l’acte sexuel et la sexualité dans un sens plus global, mais se réfère aussi aux différences physiques...) est l'étape au cours de laquelle les tissus gonadiques bipotents vont se différencier soit en ovaires, soit en testicules. Commun à de nombreuses espèces, depuis la drosophile jusqu'à l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est...), le gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN)...) dmrt1 (1) est remarquablement conservé dans le règne animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire...). Ce facteur de transcription (facteur nécessaire à l'initiation ou à la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la transcription d'un gène) s'exprime lors de l'embryogénèse et joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et...) un rôle central pour le déterminisme et le développement de la gonade.

En 2009, une équipe de l'Inra, en collaboration avec des collègues Allemands et Australiens, avait mis en évidence, au niveau de ce gène dmrt1, l'existence d'une région régulatrice appelée la "D3U-box" (la boite D3U). Aujourd'hui, cette même équipe décrypte - au niveau moléculaire - les mécanismes par lesquels, chez le poisson (Dans la classification classique, les poissons sont des animaux vertébrés aquatiques à branchies, pourvus de nageoires et dont le corps est le plus souvent couvert d'écailles. On les trouve...) médaka, cette boite D3U régule la stabilité des ARNs issus du gène dmrt1 (ces ARNs seront ensuite directement traduits en protéines). Les scientifiques ont démontré que la séquence de cette boite D3U est directement la cible de deux protéines ayant des fonctions antagonistes et entrant en compétition: l'une stabilise l'ARN de dmrt1 dans les cellules germinales (sexuelles), l'autre entraîne sa dégradation dans les cellules somatiques (non sexuelles).

Ce mécanisme de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la stabilité des ARNs de dmrt1 (mais aussi de nombreux autres gènes impliqués dans la physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le...) des cellules germinales) n'est pas strictement spécifique du médaka. Il est présent chez les insectes jusqu'aux mammifères. Chez une souche particulière de poisson-zèbre, des scientifiques ont établi que le développement d'une gonade femelle (En biologie, femelle (du latin « femella », petite femme, jeune femme) est le sexe de l'organisme qui produit des ovules, dans le cadre d'une...) ou mâle dépend de la présence ou non d'une mutation au niveau de la boite D3U du gène dmrt1 (2). D'autres travaux ont mis en évidence qu'une mutation de la séquence de cette boite D3U du gène dmrt1 humain est à l'origine, chez certains patients, d'une dysgénésie gonadique. Cette pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance...) est associée à un développement anormal des gonades qui se traduit par la présence d'organes génitaux féminins internes et externes malgré un caryotype masculin (3). Ceci constitue un exemple remarquable de travaux fondamentaux réalisés chez les poissons qui peuvent avoir des retombées majeures en pathologie humaine.


Corrélation entre l'expression de la protéine stabilisatrice, en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), et l'expression de Dmrt1bY dans les cellules germinales, en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante...), lors de la mise en place de la gonade chez le médaka. © Inra

Note:
(1) Dmrt1 pour dsx- and mab3 related transcription factor 1.

(2) An SNP-based linkage map for zebrafish reveals sex determination loci. Bradley, KM., Breyer, JP., Melville, DB., Broman, KW., Knapik, EW. And Smith, JR. (2011), G3 1(1):3-9. DOI:10.1534/g3.111.000190.

(3) Novel DMRT1 3'UTR+11insT mutation associated to XY partial gonadal dysgenesis. Mello, MP., Coeli, FB., Assumpção, JG., Castro, TM., Maciel-Guerra, AT., Marques-de-Faria, AP., Baptista, MT. and Guerra-Júnior G. (2011), Arq Bras Endocrinol Metabol. Nov;54(8):749-53.


Référence publication
Amaury Herpin, Cornelia Schmidt, Susanne Kneitz, Clara Gobe, Martina Regensburger, Aurélie Le Cam, Jérome Montfort, Mateus C. Adolfi, Christina Lillesaar, Dagmar Wilhelm, Michael Kraeussling, Brigitte Mourot, Béatrice Porcon, Maëlle Pannetier, Eric Pailhoux, Laurence Ettwiller, Dirk Dolle, Yann Guiguen, Manfred Schartl, A novel evolutionary conserved mechanism of RNA stability regulates synexpression of primordial germ cell-specific genes prior to the sex-determination stage in medaka. Plos biology.4 avril 2019. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000185

Contact scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.):
- Amaury Herpin - Laboratoire de Physiologie et génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non plus...) des poissons
- Département associé: Physiologie animale et systèmes d'élevage
- Centre associé: Bretagne-Normandie
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