Les chromosomes contiennent l’ensemble des instructions permettant de créer un organisme. Les hommes possèdent un chromosome X et un chromosome Y, ce dernier étant responsable des caractéristiques qui font des hommes des hommes, notamment les organes sexuels masculins et la capacité à produire du sperme. En revanche, les femmes possèdent deux copies du chromosome X. Le chromosome Y est responsable des caractéristiques masculines, notamment des organes sexuels masculins et de la capacité à produire du sperme. Mais, comme le chromosome X porte un mode d’emploi plus important que le chromosome Y, la solution de la biologie consiste à inactiver en grande partie un chromosome X chez les femmes, ce qui donne une seule copie fonctionnelle du X chez les hommes et les femmes.
« Notre étude montre que le X inactif chez les femmes n’est pas aussi silencieux que nous le pensions », a déclaré Laura Carrel, Ph.D., professeur adjoint de biochimie et de biologie moléculaire, Penn State College of Medicine, Penn State Milton S. Hershey Medical Center. « Les effets de ces gènes du chromosome X inactif pourraient expliquer certaines des différences entre les hommes et les femmes qui ne sont pas attribuables aux hormones sexuelles ».
Cette étude intitulée « X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females » a été publiée dans le numéro du 17 mars 2005 de la revue Nature.
Selon le gène, avoir deux copies actives peut avoir très peu d’importance, ou beaucoup. Lorsque les gènes sur le X inactif échappent à l’inactivation et sont exprimés, cela peut créer une concentration globale plus forte de gènes particuliers. Carrel et son co-auteur, Huntington F. Willard, de l’Institute for Genome Sciences & Policy, Duke University, ont déterminé quels gènes échappaient à l’inactivation et où ils étaient situés sur le chromosome X inactif. Ils ont constaté que la plupart des gènes rebelles étaient regroupés.
« Cela nous indique que les voisinages sont importants », a déclaré Carrel. « Les gènes du chromosome X ont évolué en cinq segments ou couches séquentielles. Les segments les plus anciens ont moins de gènes qui échappent à l’inactivation que ceux qui se sont développés plus tard dans le parcours évolutif du chromosome. Cela suggère que, à mesure que l’espèce humaine continue d’évoluer, de plus en plus de gènes qui échappent à l’inactivation pourraient perdre leur capacité à le faire. »
Carrel a développé deux systèmes de laboratoire pour étudier le chromosome X inactif. En utilisant des cellules primaires de la peau, elle a comparé l’expression génétique entre le chromosome X et le chromosome inactif pour 94 gènes couvrant le chromosome X dans 40 échantillons humains. Elle a constaté que seulement 65 % des gènes étaient inactifs dans tous les échantillons. Vingt pour cent étaient inactivés dans certains échantillons et pas dans d’autres, et 15 pour cent échappaient à l’inactivation dans tous les échantillons. En outre, beaucoup de ceux du X inactif qui étaient exprimés ne l’étaient que partiellement.
Le deuxième système de laboratoire a utilisé d’autres lignées cellulaires pour comparer les chromosomes X inactifs aux chromosomes X actifs et a enregistré les gènes exprimés à partir des chromosomes X inactifs. Six cent vingt-quatre gènes du chromosome ont été testés avec ce système et ont également montré que 16 % des gènes sur le X inactif échappaient à l’inactivation, confirmant les résultats du premier modèle de laboratoire.
Bien que ces données aient été recueillies à partir d’expériences de culture cellulaire, elles peuvent avoir des implications pour conseiller les personnes présentant des anomalies du chromosome X, ce qui représente environ une naissance sur 650. Elles expliquent également qu’il y a plus de variabilité chez les femmes que ce que les scientifiques pensaient.
Les données suggèrent également que le génome féminin diffère maintenant du génome masculin d’au moins quatre façons. Premièrement, des études précédentes avaient montré que le chromosome Y donne aux mâles plusieurs gènes qui sont absents chez la femelle. Deuxièmement, cette étude montre que le fait que certains gènes sur le X inactif soient exprimés signifie qu’environ 15 % des gènes sont exprimés à des niveaux plus élevés chez les femelles que chez les mâles. Troisièmement, cette étude montre également que 10 % supplémentaires des gènes sur le X inactif présentent des niveaux d’expression variables chez les femmes, alors que les hommes n’ont qu’une seule copie de ces gènes. Et enfin, les scientifiques savaient déjà que la nature aléatoire de l’inactivation du X montre que les femelles, mais pas les mâles, sont des mosaïques de deux populations cellulaires en ce qui concerne l’expression des gènes liés au X.
« Bien que nous ayons montré des différences spécifiques au sexe, les implications cliniques restent inexplorées », a déclaré Carrel. « Nous pouvons cependant conclure que ces différences doivent être reconnues comme des facteurs potentiels pour expliquer les différences normales entre les sexes, mais aussi les différences entre les sexes dans la façon dont certaines maladies se manifestent, évoluent et répondent au traitement ». D’autres études seront nécessaires pour établir un tel rôle pour ces gènes. »