Des chercheurs étudient la détermination du sexe chez les oiseaux à l’aide de cellules germinales primordiales et d’analyses de séquençage d’ARN

L’équipe de recherche de l’Université d’Hiroshima a publié ses conclusions dans la revue Rapports scientifiquesun La nature parution, le 17 août 2022.

“Alors que des études antérieures ont démontré que les cellules germinales primordiales de poulet possèdent une caractéristique dans la détermination du sexe, son mécanisme reste incertain. Pour résoudre ce défi, nous avons révélé des profils d’expression génique de cellules germinales primordiales mâles et femelles dérivées d’embryons précoces de poulet, puis prédit la mécanisme de détermination du sexe », a déclaré Kennosuke Ichikawa, chercheur postdoctoral au Genome Editing Innovation Center de l’Université d’Hiroshima. Cette recherche est la première à prédire le mécanisme de détermination du sexe en comparant les profils d’expression génique des cellules germinales primordiales aviaires à chaque stade embryonnaire, ainsi qu’en utilisant un test de stimulation.

Les oiseaux ont des mécanismes uniques de détermination du sexe, qui sont différents des mammifères. Chez les mammifères, qui ont un système chromosomique sexuel XX (femelle) — XY (mâle), la détermination de leur sexe dépend de l’action du chromosome Y. Chez les oiseaux, qui ont un système chromosomique sexuel ZZ (mâle) — ZW (femelle), leur sexe dépend de l’action du chromosome Z. Pourtant, le mécanisme moléculaire de la détermination du sexe reste incertain. Le développement des glandes reproductrices appelées gonades, en ovaires ou en testicules, et le développement d’autres caractéristiques sexuelles sont au moins partiellement cellulaires autonomes. L’enquête des chercheurs sur le mécanisme de détermination du sexe chez les oiseaux leur donne un aperçu de l’évolution des mécanismes de détermination du sexe chez les vertébrés.

Pour étudier les mécanismes sous-jacents à la détermination du sexe dans les cellules germinales aviaires, l’équipe a purifié les cellules germinales primordiales mâles et femelles du sang et des gonades, en utilisant le tri cellulaire activé par fluorescence. Avec ce processus, ils ont atteint une pureté supérieure à 96 %. Ils ont déterminé les profils d’expression génique des cellules germinales primordiales à chaque stade de développement pour chaque sexe à l’aide d’une analyse de séquençage d’ARN, où le séquençage de nouvelle génération est utilisé pour examiner la quantité et les séquences d’ARN dans un échantillon. Ensuite, les chercheurs ont prédit le mécanisme de détermination du sexe des cellules germinales primordiales à l’aide d’une analyse bioinformatique, où des outils informatiques sont utilisés pour comprendre les données biologiques. Pour évaluer la prédiction, ils ont stimulé les cellules germinales primordiales mâles avec de l’acide rétinoïque in vitroet a examiné les changements dans l’expression des gènes.

Avant de s’installer dans les gonades, les cellules germinales primordiales circulantes femelles obtenues à partir du sang présentaient une expression sexuée. Les cellules germinales primordiales des gonades présentaient également une expression biaisée par le sexe, et le nombre de gènes biaisés par les femelles détectés était supérieur à celui des gènes biaisés par les mâles. L’équipe s’est rendu compte que les gènes féminins dans les cellules germinales primordiales étaient enrichis dans certains processus métaboliques. Pour révéler les mécanismes sous-jacents à ce processus, les chercheurs ont effectué des tests de stimulation.

L’équipe a utilisé de l’acide rétinoïque pour stimuler les cellules germinales primordiales cultivées prélevées sur des embryons mâles. Cette stimulation a entraîné la régulation à la hausse – le processus par lequel les composants d’une cellule augmentent – de plusieurs gènes biaisés par les femmes. Dans l’ensemble, leurs résultats suggèrent que la détermination du sexe dans les cellules germinales primordiales aviaires implique des aspects de régulation cellulaire autonome et somatique. De plus, il semble que la détermination du sexe se produise plus tôt chez les femmes que chez les hommes.

“Nous avons réussi à prédire les processus et les voies potentiels spécifiques aux femelles dans les cellules germinales primordiales du poulet. Nous pensons que notre ensemble de données peut contribuer de manière significative à élucider le mécanisme de détermination du sexe aviaire”, a déclaré Ichikawa.

Dans la perspective de travaux futurs, l’équipe prévoit d’utiliser l’ensemble de données pour identifier les molécules clés induisant directement la féminisation des cellules germinales primordiales de poulet. “Le but ultime de cette étude est d’élucider le mécanisme de détermination du sexe, puis d’établir une méthode de sélection du sexe chez les poulets en utilisant l’édition du génome ciblant les molécules clés”, a déclaré Ichikawa.

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Matériaux fourni par Université d’Hiroshima. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.