« Nous avons découvert un schéma prononcé ‘les hommes viennent de Mars, les femmes viennent de Vénus' », explique Suzanne Edmands, biologiste marine et environnementale.
Elle ne fait pas référence à la psychologie humaine, mais plutôt aux mitochondries, les composants cellulaires responsables de la génération d’énergie.
Edmands, professeur de sciences biologiques à l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, a récemment recherche publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences cela révèle de vastes différences dans l’activité des gènes dans les mitochondries des hommes par rapport aux femmes.
Bien que l’étude porte sur de minuscules organismes marins appelés copépodes, Edmands affirme que les résultats ont de lourdes implications pour la médecine humaine : « Le génome mitochondrial de ces animaux ressemble beaucoup au nôtre : mêmes gènes, mêmes fonctions et taille de génome similaire. »
Des centaines de maladies humaines sont liées à des mitochondries dysfonctionnelles, affectant les muscles, des organes tels que le foie et le pancréas, le cerveau et même les yeux et les oreilles. Les exemples incluent la dystrophie musculaire, le diabète et la maladie d’Alzheimer.
Les traitements actuels de ces maladies sont en grande partie identiques pour les hommes et les femmes, mais Edmands estime que son étude indique que cette approche est souvent erronée.
« Nos résultats soulignent la nécessité de développer des thérapies mitochondriales spécifiques au sexe », dit-elle.
Les mitochondries se comportent différemment chez les hommes et les femmes
Les scientifiques pensent que les mitochondries sont issues d’un organisme unicellulaire qui a été englouti par un autre il y a environ 1,5 milliard d’années. Au fil du temps, ces organismes engloutis ont évolué pour se spécialiser dans la production d’énergie pour leurs cellules hôtes. Cette relation symbiotique s’est avérée si bénéfique qu’elle a persisté à travers des éons d’évolution.
Ce mélange ancien de deux organismes explique pourquoi les mitochondries possèdent leur propre génome, distinct du noyau de la cellule.
Il a déjà été établi que l’activité des gènes dans les mitochondries varie en fonction du sexe de l’organisme.
« La fonction mitochondriale peut différer entre les hommes et les femmes, qui ont généralement des besoins et des compromis énergétiques différents », explique Edmands.
Mais Edmands voulait en savoir plus sur ces différences entre les sexes. Son étude visait à identifier quels gènes mitochondriaux sont les plus actifs chez les hommes et lesquels sont les plus actifs chez les femmes, ainsi que la manière dont ces gènes interagissent avec les gènes nucléaires des deux sexes.
Pour s’assurer qu’elle observait les différences sexuelles causées par les mitochondries, elle a étudié une espèce de copépode dépourvue de chromosomes sexuels.
Les chromosomes sexuels entraînent également des différences entre les femmes et les hommes, et ces effets sur les chromosomes sexuels sont difficiles à dissocier des effets mitochondriaux spécifiques au sexe.
Une étude sur les mitochondries révèle des différences majeures entre les sexes
Le groupe d’Edmands est le premier à tester les effets des 37 gènes du génome mitochondrial, des gènes que les copépodes et les humains partagent.
Elle a découvert que les hommes démontrent plus d’activité sur tous les gènes mitochondriaux codant pour les protéines que les femmes. Les mâles présentent également une expression plus élevée de gènes nucléaires et mitochondriaux qui interagissent les uns avec les autres pour affecter le métabolisme énergétique des cellules.
Les femmes, en revanche, ont une expression plus élevée de gènes spécifiquement liés à la production et au maintien des mitochondries.
Pourquoi ces différences sont-elles significatives ? Bien que les mitochondries ne contiennent qu’une infime fraction de l’ADN présent dans le noyau, l’étude a montré que les gènes mitochondriaux affectaient les processus des 12 chromosomes du noyau, exerçant ainsi une influence globale.
De plus, les gènes mitochondriaux et nucléaires qui interagissaient étaient presque complètement différents selon les sexes.
Conseils pour les maladies mitochondriales
Selon Edmands, ces résultats pourraient contribuer à éclairer les approches de traitement des maladies mitochondriales chez l’homme, notamment la thérapie de remplacement mitochondrial. Cette technique consiste à remplacer les mitochondries défectueuses de l’ovule d’une mère par des mitochondries saines provenant d’un donneur.
« Nos résultats montrent qu’échanger un type mitochondrial différent n’est pas comme changer une pile », dit-elle. « Les disparités entre les mitochondries du donneur et l’ADN nucléaire peuvent avoir des répercussions spécifiques au sexe dans tout le génome. »
Comprendre quels gènes nucléaires et mitochondriaux interagissent, ainsi que les différences dans ces interactions entre hommes et femmes, pourrait aider les cliniciens à sélectionner le bon type de mitochondries pour assurer un plus grand succès avec ces thérapies.
Plus de travail mitochondrial à venir
Dans les études futures, Edmands espère utiliser des méthodes supplémentaires pour étudier les différences spécifiques au sexe dans la fonction mitochondriale. Elle pense que le plan de son étude, qui évite les chromosomes sexuels, pourrait également inciter d’autres scientifiques à s’engager dans des recherches similaires.
« Je pense que les scientifiques trouveront cela comme une démonstration particulièrement convaincante des effets mitochondriaux spécifiques au sexe sur l’expression des gènes, car elle n’est pas confondue avec les effets des chromosomes sexuels », a-t-elle déclaré.
Plus d’information:
Ning Li et al, Le rôle des mitochondries dans l’expression des gènes spécifiques au sexe et à l’âge chez une espèce sans chromosomes sexuels, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2321267121