La plupart des chromosomes existent depuis des millions d’années. Aujourd’hui, des chercheurs du Stowers Institute for Medical Research ont révélé la dynamique d’un nouveau chromosome très jeune chez les mouches des fruits, similaire aux chromosomes qui apparaissent chez l’homme et associé au cancer résistant aux traitements et à l’infertilité. Les découvertes pourraient un jour conduire au développement de thérapies plus ciblées pour traiter ces affections.
Une nouvelle étude publiée dans Biologie actuelle le 4 mai 2023, révèle comment ce petit chromosome apparu il y a moins de 20 ans a persisté dans une seule souche de mouche des fruits élevée en laboratoire, Drosophila melanogaster, et est corrélé avec des chromosomes surnuméraires (supplémentaires) chez l’homme.
« Je me sens un peu comme un astronome qui regarde la naissance d’une étoile », a déclaré Scott Hawley, Ph.D., enquêteur de Stowers. « Nous assistons à la naissance d’un chromosome et commençons à comprendre à la fois ses capacités et ses limites. »
Recherche précédente du Hawley Lab avait d’abord identifié ces petits chromosomes supplémentaires, mais on en savait peu sur leur forme, leur fonction ou leur dynamique au cours de la division cellulaire. L’ancienne chercheuse postdoctorale de Hawley Lab, Stacey Hanlon, Ph.D., s’est rendu compte que cette découverte pourrait être un système idéal pour étudier comment de nouveaux chromosomes apparaissent, ce qui pourrait conduire à des traitements contre le cancer plus efficaces et à des méthodes pour surmonter l’infertilité.
Les chromosomes surnuméraires chez l’homme se trouvent dans les cellules cancéreuses et interfèrent fréquemment avec les médicaments conçus pour cibler les tumeurs, ce qui rend ces types de cancers, comme l’ostéosarcome, difficiles à traiter. De plus, la présence de chromosomes surnuméraires chez les hommes peut perturber la ségrégation normale des chromosomes lors de la production de sperme, ce qui peut entraîner l’infertilité.
Les scientifiques ont découvert la dynamique d’un chromosome « supplémentaire » chez les mouches des fruits. Il permet désormais d’étudier des chromosomes similaires liés au cancer et à l’infertilité chez l’homme. Crédit : Institut Stowers pour la recherche médicale
« Être capable de comprendre comment les chromosomes surnuméraires apparaissent et quelles sont leurs structures peut potentiellement éclairer leurs vulnérabilités », a déclaré Hawley. « Cela pourrait permettre le développement de cibles thérapeutiques potentielles. »
Appelés chromosomes B – par opposition à l’ensemble standard « A » de chromosomes essentiels – ces éléments génétiques sont apparus naturellement dans un seul stock de mouches des fruits dans le laboratoire de Hawley. Aujourd’hui, les chercheurs assistent à la naissance et à l’évolution des chromosomes en moins de deux décennies.
Comment quelque chose comme ce nouveau chromosome surgit apparemment de rien ? Plus important encore, comme ces chromosomes B nouvellement nés ne possèdent aucun gène essentiel connu pour la fonction de la mouche des fruits, comment persistent-ils dans un génome ? Bref, en trichant.
« J’aime appeler ces chromosomes B des renégats génétiques », a déclaré Hanlon. « Ils ne respectent pas les règles. »
Hanlon a découvert que les chromosomes B de la drosophile sont maintenus par un mécanisme appelé « entraînement méiotique » qui leur permet de se rebeller contre les règles habituelles de l’hérédité. Les chromosomes B se frayent un chemin dans la génération suivante lors de la formation de l’œuf pour assurer leur propre persistance dans plus de la moitié de la génération suivante.
« Leur patrimoine génétique – c’est-à-dire les caractéristiques uniques de la constitution génétique des mouches à chromosome B – soutient leur transmission préférentielle à la génération suivante », a déclaré Hanlon. « Cela fait gagner du temps à ces gars-là pour devenir un nouveau chromosome, qu’il s’agisse de capter un gène essentiel ou d’acquérir quelque chose qui leur permet de mieux tricher. »
Il est important de noter que la pulsion méiotique est une force puissante qui peut façonner l’évolution des génomes. Ces découvertes provenant du Hawley Lab et activement étudiées par Hanlon, maintenant dans son propre laboratoire à l’Université du Connecticut, peuvent être utilisées pour comprendre les mécanismes derrière ce qui maintient la méiose juste et garantit que les tricheurs, comme les chromosomes B, ne prospèrent pas.
De plus, Hanlon examine comment des mutations spécifiques peuvent conduire à la rupture des chromosomes et à la formation de nouveaux chromosomes, révélant le mécanisme par lequel les surnuméraires apparaissent et deviennent des composants requis d’un génome.
« Nous sommes toujours à la recherche de talons d’Achille pour nous débarrasser de ce genre de choses », a déclaré Hawley à propos des surnuméraires problématiques chez l’homme. « Si nous pouvons identifier ce qui a encouragé leur formation, nous pourrons peut-être identifier les individus les plus susceptibles de les former et prendre de meilleures mesures pour les rechercher et les traiter. »
Plus d’information:
Stacey L. Hanlon et al, les chromosomes B révèlent un système de suppression de la pulsion méiotique féminine chez Drosophila melanogaster, Biologie actuelle (2023). DOI : 10.1016/j.cub.2023.04.028