Le chromosome Y : au-delà de la détermination du genre

Le chromosome Y : au-delà de la détermination du genre

Par Roseanne F. Zhao, Ph.D.
NIH M.D./Ph.D. Partnership Training Program Scholar

Le génome humain est organisé en 23 paires de chromosomes (22 paires d’autosomes et une paire de chromosomes sexuels), chaque parent contribuant un chromosome par paire. Les chromosomes X et Y, également appelés chromosomes sexuels, déterminent le sexe biologique d’un individu : les femmes héritent d’un chromosome X de leur père pour un génotype XX, tandis que les hommes héritent d’un chromosome Y de leur père pour un génotype XY (les mères ne transmettent que des chromosomes X). La présence ou l’absence du chromosome Y est critique car il contient les gènes nécessaires pour passer outre le défaut biologique – le développement féminin – et provoquer le développement de l’appareil reproducteur masculin.
Bien que le rôle du chromosome Y dans la détermination du sexe soit clair, la recherche a montré qu’il subit une détérioration évolutive rapide. Il y a plusieurs générations, le chromosome Y était grand et contenait autant de gènes que le chromosome X. Aujourd’hui, il ne représente plus qu’une fraction de ce qu’il était autrefois. Aujourd’hui, il n’est plus qu’une fraction de sa taille passée et contient moins de 80 gènes fonctionnels. Cette situation a suscité des débats et des inquiétudes au fil des ans quant à l’avenir du chromosome Y. De nombreuses personnes spéculent sur le fait que le chromosome Y ne serait plus un gène fonctionnel. Nombreux sont ceux qui pensent que le chromosome Y est devenu superflu et qu’il pourrait se désintégrer complètement dans les 10 millions d’années à venir. Bien que les études sur le chromosome Y aient été difficiles en raison de la nature palindromique et riche en répétitions de sa séquence d’ADN, les progrès récents de la génomique ont fourni des informations inattendues.
Ce versement de l’avancée génomique du mois met en lumière deux études publiées dans l’édition du 24 avril 2014 de Nature qui explorent le chemin évolutif du chromosome Y chez divers mammifères. Ensemble, ces études démontrent la stabilité du chromosome Y au cours des 25 derniers millions d’années. Elles révèlent en outre certaines fonctions critiques du chromosome Y qui suggèrent qu’il pourrait être là pour rester.
Pour commencer, plongeons d’abord dans l’origine évolutive des chromosomes sexuels, il y a environ 200 à 300 millions d’années. Les chromosomes X et Y, tous deux dérivés des autosomes, avaient initialement à peu près la même taille. À un moment donné, le chromosome Y a progressivement perdu la capacité de se recombiner – ou d’échanger des informations génétiques – avec le chromosome X et a commencé à évoluer indépendamment. Cela a rapidement conduit à une détérioration catastrophique du chromosome Y, qui ne contient plus que 3 % des gènes qu’il partageait autrefois avec le chromosome X.

Des travaux récents des groupes de recherche de David C. Page, M.D., au Whitehead Institute, Massachusetts Institute of Technology, et Henrik Kaessmann, Ph.D., à l’Institut suisse de bioinformatique et à l’Université de Lausanne en Suisse, suggèrent que le déclin initialement rapide du chromosome Y pourrait s’être stabilisé.
Utilisant des technologies génomiques différentes, ces deux équipes de recherche ont analysé l’évolution du chromosome Y indépendamment dans deux ensembles distincts de mammifères qui couvraient plus de 15 espèces différentes, y compris les humains, les chimpanzés, les singes rhésus, les taureaux, les ouistitis, les souris, les rats, les chiens et les opossums. Il est frappant de constater qu’ils ont trouvé un groupe restreint mais stable de gènes régulateurs essentiels sur le chromosome Y qui ont perduré pendant une longue période d’évolution, même si les gènes environnants se dégradaient. De manière significative, ces gènes jouent un rôle essentiel en régissant l’expression d’autres gènes dans l’ensemble du génome et peuvent affecter les tissus de l’ensemble du corps humain. L’une des raisons de l’endurance continue de ces gènes régulateurs du chromosome Y est qu’ils sont « dépendants de la dose », ce qui signifie que deux copies sont nécessaires pour une fonction normale.
Pour la plupart des gènes du chromosome X, une seule copie est nécessaire. Les femelles ont deux chromosomes X et donc deux copies de chaque gène lié au X, de sorte qu’une copie est inactivée, ou éteinte, de façon aléatoire. Les mâles n’ont qu’un seul chromosome X et donc une seule copie est exprimée.
Cependant, les gènes régulateurs sont souvent dose-dépendants et haplo-insuffisants, c’est-à-dire que deux copies du gène sont nécessaires et que la présence d’une seule copie peut entraîner des anomalies ou une maladie. Chez les femelles, ces gènes régulateurs échappent à l’inactivation du chromosome X de sorte que la copie sur le second chromosome X est également exprimée ; chez les mâles, qui n’ont qu’un seul chromosome X, la préservation de ce groupe de gènes régulateurs sur le chromosome Y est cruciale pour fournir la seconde copie.
Dans l’ensemble, cela signifie qu’au-delà de son rôle dans la détermination du sexe et la fertilité, le chromosome Y contient également des gènes importants qui sont essentiels pour la santé et la survie des hommes.
Ces résultats ont des implications considérables pour notre compréhension des différences en matière de biologie, de santé et de maladie entre les hommes et les femmes. Les gènes des chromosomes X et Y ayant été sélectionnés indépendamment l’un de l’autre, il peut exister des différences fonctionnelles subtiles qui sont une conséquence directe des différences génétiques sur les deux chromosomes. Bien que ces différences n’aient pas encore été explorées en détail, davantage d’études sur les gènes conservés du chromosome Y peuvent nous aider à comprendre les différences dans la biologie de base et la susceptibilité aux maladies chez les hommes et les femmes et mieux orienter la gestion de la santé.

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Posté : 30 mai 2014