La bataille des sexes est inscrite dans nos gènes


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    Un nouveau séquençage de données sur l’ADN renforce la notion que les chromosomes X et Y, qui détermine le sexe biologique chez les mammifères, sont enfermés dans une bataille évolutionnaire pour la suprématie. David Page, un biologiste qui dirige le Whitehead Institute à Cambridge au Massachusetts et ses collègues ont exploré les chromosomes Y provenant de mâles de plusieurs espèces. Ils ont cartographié des brins d’un ADN mystérieux et répétitif à un niveau de détails qui n’a jamais encore été atteint jusqu’à présent. Et ces brins nous signalent une longue bataille des chromosomes. Page a présenté ses résultats la semaine dernière à la Society for the Study of Reproduction à San Juan, Porto Rico. L’étude de son équipe a inclus des humains et d’autres primates ainsi qu’une souris de laboratoire et un taureau qui s’appelle Domino.

    Selon Tony Gamble, un biologiste évolutionnaire à l’université du Minnesota à Minneapolis : Cette idée de conflit entre les chromosomes existe depuis des années, mais le séquençage du chromosome Y du taureau indique que cette bataille des sexes est bien plus répandue qu’on le pensait. On pensait que le chromosome Y des mammifères étaient une sorte de terre désolée de la génomique qui ne contenait pas beaucoup d’informations inutiles. On pensait que ce chromosome Y apparaissait simplement dans le cours de l’évolution. Mais les travaux de Page ont permis de changer la perception du chromosome Y en révélant qu’il contient des Patterns remarquables de séquences répétitives qui apparaissent des dizaines de milliers de fois. Mais il était difficile de mesurer précisément la structure de ces séquences. Les technologiques standards de séquençage ne peuvent pas distinguer les longs brins de code génétique qui diffèrent par une seule lettre ADN.

    Lettre par lettre

    Page et ses collaborateurs ont évité ce problème en utilisant un séquençage en Super-résolution qu’on connait comme la technique SHIMS (Single-Haplotype Iterative Mapping and Sequencing). Cette technique permet de détecter la variation la plus infime dans de longs segments d’ADN. L’équipe a séquencé de larges et longues séquences du chromosome Y et ils ont étudié attentivement les zones qui semblaient se chevaucher. Ils ont trouvé que des structures répétitives concernaient 24 % de tout l’ADN humain dans le chromosome Y tandis qu’elles concernaient 44 % dans celui du taureau. Et dans le chromosome Y de la souris, qui est plus large que celui d’un humain, les structures répétitives concernaient 90 % de l’ADN accessible. Et ces Patterns entremêlés contiennent souvent des palindromes qui sont des séquences qu’on peut lire de la même manière à l’endroit comme à l’envers. Ces Patterns contenaient 3 familles de gènes pour l’encodage des protéines. Mais le fonctionnement et la provenance de ces gènes restent encore un mystère.

    Chez les mammifères, les chromosomes X et Y sont apparus récemment et ils sont originaires d’une paire régulière de chromosomes. Ces 2 chromosomes se sont différenciés au fil du temps, mais ils partagent encore des structures qui proviennent de leur ancêtre. Mais ces structures répétitives qu’on vient de découvrir semblent provenir d’une autre origine. Les gènes répétitifs dans le chromosome Y de la souris ne ressemblent à rien à ce qu’on peut trouver dans le chromosome Y de l’humain. Mais ils ont des similarités avec le chromosome X de la souris. Et chez la souris, l’humain et le taureau, les gènes répétitifs sur le X et le Y sont présents dans les cellules mâles qui produisent le sperme.

    Une boite noire biologique

    Quand on compare ces données, Page estime que c’est la preuve que les gènes ont évolué dans une transmission méiotique. Une évolution méiotique est un processus biologique qui bouleverse les normes standard de l’hérédité. Dans ce processus, un gène particulier, ou un chromosome entier dans le cas qui nous occupe, fait en sorte d’augmenter la fréquence par laquelle il se transmet à la prochaine génération. Ce processus n’est pas encore très clair. Le sperme qui transporte un chromosome X ou Y sera influencé par les cellules prédominantes du donneur du sperme. Et cela pourra influencer le sperme qui pourra fertiliser l’ovule. Et de précédentes études ont déjà confirmé cette idée.

    Une équipe menée par le généticien Paul Burgoyne et ses collaborateurs de l’Institute of Medical Research à Mill Hill en Angleterre, a découvert que les souris, dont on avait partiellement supprimé le chromosome Y, avait tendance à donner naissance à des individus principalement mâles. Les chercheurs ont pu modifier le ratio de mâle et de femelle en altérant la fréquence du chromosome X ou Y. Mais les souris en laboratoire maintiennent naturellement le ratio entre les individus mâles ou femelles sinon la survie de l’espèce serait menacée. Les gènes qui promeuvent le chromosome Y se copient entre eux, mais ils se suppriment aussi s’il y a un comportement égoïste qui commence à apparaitre. Les résultats de Page fournissent une manière d’explorer l’histoire de l’évolution et les données du génome du taureau suggèrent que le X ou le Y de la souris ne sont pas surement pas des exceptions. En utilisant d’autres séquençages de données en haute résolution, les chercheurs pourront confirmer les batailles génomiques des sexes et on pourra aussi découvrir d’autres surprises. Selon Gamble, c’est comme une grande tapisserie qui nous montre les capacités des chromosomes sexuels.

     

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