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Un gène « clé » pour la transmission du chromosome Y

par Frédéric Magné - publié le , mis à jour le

Chez l’homme, les chromosomes X et Y sont transmis avec la même probabilité et, au final, il naît autant de filles que de garçons. Mais chez certaines espèces de drosophiles, ce n’est pas toujours le cas : les chromosomes X des mâles sont parfois privilégiés et leur descendance presque exclusivement composée de femelles. Des chercheurs du Laboratoire Évolution, Génomes, Comportement, Écologie (EGCE - CNRS/IRD/Univ. Paris-Sud), du Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive (LBBE - CNRS/Univ. Claude Bernard Lyon I) et de l’Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM - CNRS/AMU) viennent de mettre en évidence chez l’espèce Drosophila simulans un gène « clé » impliqué dans la transmission du chromosome Y lors de la formation des gamètes mâles. Les résultats de leurs travaux, qui apportent un nouvel éclairage sur les mécanismes de l’évolution et de la spéciation, ont été publiés dans la revue PNAS.

Marquage des noyaux de spermatides avec des sondes fluorescentes spécifiques des
chromosomes X (jaune) et Y (rouge) (coloration générale de l’ADN du noyau par le DAPI (bleu)
Testicule de mâle D. simulans "normal : autant de spermatides X (marquage Jaune) que de
spermatides Y (marquage rouge). © C. Montchamp – EGCE

D’ordinaire, au moment de la formation des gamètes, les chances d’obtenir des spermatozoïdes contenant un chromosome Y sont aussi grandes que celles d’obtenir des spermatozoïdes contenant un chromosome X. Mais ce délicat équilibre est parfois rompu, comme chez certaines populations de l’espèce Drosophila simulans où il arrive que la majorité des spermatozoïdes renferment un chromosome X. Pourquoi les chromosomes X sont-ils privilégiés ? Voici les questions soulevées par l’équipe de Catherine Montchamp-Moreau du Laboratoire Évolution, Génomes, Comportement, Écologie. « C’est en croisant entre elles deux souches de Drosophila simulans, au début des années 90, que nous avons obtenu des mouches qui donnaient essentiellement naissance à des femelles [XX], retrace la chercheuse. Ce type d’observation avait été fait dès les années 1920 chez d’autres espèces de drosophile mais, cette fois-ci, nous avions un modèle qui nous permettait d’étudier les mécanismes à l’origine de cette anomalie de ségrégation des chromosomes sexuels  ».

L’objectif de l’équipe de Catherine Montchamp-Moreau est alors d’identifier le gène qui « empêche » le chromosome Y d’être transmis correctement. Grâce à des premiers tests classiques de génétique, les chercheurs découvrent très rapidement que le gène incriminé se trouve sur le chromosome X. C’est ensuite un travail génétique de grande ampleur qui leur permet de resserrer le faisceau, d’identifier la zone porteuse du gène traqué puis le gène en question. « Le gène découvert appartient à une famille de gènes assez bien connue. Il permet au chromosome Y de prendre la bonne configuration pour être transmis sans encombre dans les futurs spermatozoïdes, explique Catherine Montchamp-Moreau. Quand ce gène est déficient, c’est le chromosome Y qui en pâtit. Autrement dit, le chromosome Y est dépendant du bon fonctionnement d’un gène qui se trouve sur le chromosome X ». Tout se passe comme si la protéine codée par ce gène était l’une des « clés » nécessaires à la bonne configuration et à la bonne la transmission du chromosome Y lors de la fabrication des gamètes.

Ces travaux apportent un nouvel éclairage sur les mécanismes mis en jeu dans la ségrégation équilibrée des chromosomes – c’est ici la déficience d’un gène porté par le chromosome X qui lui donne l’avantage – et surtout sur l’évolution de ces mécanismes. Les formes déficientes du gène étant plus efficacement transmises que les formes fonctionnelles, elles pourraient progressivement remplacer ces dernières dans les populations concernées. Parallèlement, selon la théorie, les chromosomes Y résistants à cette modification génétique (qui existent chez simulans) devraient être sélectionnés au fil des générations. Ainsi, l’évolution conjointe des chromosomes sexuels pour garantir leur transmission pourrait contribuer à l’émergence locale d’une nouvelle espèce.

Testicule de mâle D. simulans "distorteur" : 32 spermatides X (yellow),
9 spermatides Y (rouge), 2 spermatides sans chromosome sexuel (flèche).
© C. Montchamp – EGCE

 class= Références

"Rapid evolution of a Y-chromosome heterochromatin protein underlies sex chromosome meiotic drive", Quentin Helleu, Pierre R. Gérard, Raphaëlle Dubruille, David Ogereau, Benjamin Prud’homme, Benjamin Loppin et Catherine Montchamp-Moreau, PNAS, 15 mars 2016.

Contact chercheur CNRS

Catherine Montchamp-Moreau, Evolution, Génomes, Comportement et Ecologie (EGCE – CNRS/Univ. Paris Sud/IRD)
Email : catherine.montchamp@egce.cnrs-gif.fr

Contact communication

Sylvie Salamitou, Evolution, Génomes, Comportement et Ecologie (EGCE – CNRS/Univ. Paris Sud/IRD)
Email : sylvie.salamitou@egce.cnrs-gif.fr

Source : CNRS-INEE http://www.cnrs.fr/inee/