Malgré leur corps formidable, les gorilles mâles manquent d’un domaine particulier de leur anatomie.
Ils ont les plus petits pénis et testicules de tous les singes et produisent une faible quantité de spermatozoïdes qui ne nagent pas rapidement et ne se lient pas facilement aux œufs. En fait, leur système reproducteur peut fonctionner au niveau le plus bas possible pour un mammifère.
Les gorilles partageant un ancêtre commun et plus de 98 % de leur ADN avec les humains, la génétique derrière leurs organes génitaux et leurs spermatozoïdes anormaux pourrait apporter des réponses sur l’infertilité chez les hommes.
Une équipe de recherche dirigée par l’Université de Buffalo a découvert qu’en effet, certains des gènes dont les mutations ont donné lieu à un mauvais fonctionnement du système reproducteur des gorilles mâles pourraient également être responsables de l’infertilité masculine chez l’homme.
Dans un étude publié le 9 mai dans eLife, les chercheurs ont identifié 109 gènes de gorilles liés à la reproduction qui sont souvent mutés lorsqu’ils sont présents chez les hommes infertiles. Il y en a probablement encore davantage qui restent à identifier.
« Nous disposons d’un ensemble de gènes impliqués dans la biologie du sperme et qui portent les signatures de mutations nocives chez les gorilles. Nous pouvons ensuite examiner ces mêmes gènes chez les hommes infertiles et voir s’ils présentent des mutations », explique l’auteur principal de l’étude, Vincent. Lynch, Ph.D., professeur agrégé de sciences biologiques au Collège des Arts et des Sciences de l’UB.
« Ici, le génome du gorille agit essentiellement comme un outil de découverte pour trouver des gènes candidats à la fertilité masculine humaine que nous n’aurions pas pu identifier auparavant. »
Les gorilles manquent de compétition avec les spermatozoïdes
Les petits organes génitaux des gorilles mâles et leur faible nombre de spermatozoïdes peuvent être attribués à leur système d’accouplement polygame. La silhouette intimidante du mâle alpha à dos argenté lui donne un accès quasi exclusif aux femelles de son groupe, de sorte que son sperme n’entre pas en compétition avec celui des autres mâles dans l’appareil reproducteur féminin.
« Il existe deux manières de concourir pour un partenaire : vous pouvez soit utiliser votre corps, soit utiliser votre sperme », explique Lynch. « La plupart des mammifères utilisent une combinaison des deux. Les gorilles n’utilisent que leur corps. »
Ce manque de compétition spermatique a probablement conduit à l’évolution de petits testicules avec peu de cellules productrices de spermatozoïdes, ainsi que de spermatozoïdes structurellement anormaux et immobiles. Ces types de mutations génétiques nuisibles seraient normalement supprimés d’une population par ce que l’on appelle la sélection purificatrice, mais parfois la sélection purificatrice est si relâchée que les mutations se fixent au sein d’une espèce au fil du temps.
L’équipe de recherche dirigée par l’UB s’est demandé si l’identification de gènes détendus chez les gorilles pourrait conduire à l’identification de gènes cruciaux pour la fertilité humaine.
L’infertilité touche environ 5 à 7 % des couples dans le monde, mais la génétique sous-jacente n’est pas bien comprise. Premièrement, il existe environ 22 000 gènes chez une seule personne. Même si une mutation est détectée chez l’un d’entre eux, difficile de savoir si elle impacte la capacité à se reproduire.
« Ainsi, plutôt que d’examiner tous les gènes d’un homme à la recherche de mutations rares, vous pourriez examiner uniquement les gènes dont les homologues des gorilles provoquent une biologie anormale des spermatozoïdes », explique Jacob Bowman, Ph.D., chercheur postdoctoral au laboratoire de Lynch et premier auteur de l’étude. auteur.
Les gènes des gorilles « détendus » sont souvent mutés chez les hommes infertiles
Premièrement, les chercheurs ont utilisé des modèles alimentés par le Centre de recherche informatique (CCR) de l’UB pour rechercher des signatures de sélection purifiante détendue dans un ensemble de données de plus de 13 000 gènes répartis sur 261 mammifères. Parmi ces gènes, 578, soit 4,3 %, présentaient de telles signatures dans la lignée des gorilles.
Pour déterminer lesquels de ces gènes de gorilles détendus ont un impact sur la fertilité masculine, l’équipe les a supprimés chez la mouche des fruits, Drosophila melanogaster.
« La plupart des gènes importants pour la biologie de la reproduction sont conservés dans de nombreuses espèces différentes, y compris la drosophile, et vous pouvez réaliser ces expériences de perte de fonction à grande échelle chez la drosophile d’une manière que vous ne pouvez pas réaliser dans d’autres organismes », a déclaré Lynch. dit.
La suppression de ces gènes chez les mouches des fruits a confirmé que nombre d’entre eux sont essentiels à la fonction reproductrice masculine, notamment 41 gènes qui n’étaient auparavant pas associés à la fertilité masculine.
Ensuite, les chercheurs ont comparé les gènes détendus des gorilles à une base de données génomique contenant 2 100 hommes infertiles, de ceux avec un faible nombre de spermatozoïdes à ceux sans spermatozoïdes. Au total, ils ont découvert que 109 des gènes de gorilles détendus étaient significativement enrichis en mutations de perte de fonction chez les hommes infertiles, ce qui indique que ces gènes sont probablement associés à l’infertilité masculine humaine.
« Il y a quelques années à peine, il n’y avait pas assez de génomes séquencés ni de puissance de calcul pour mener ce genre d’études », explique Lynch. « À mesure que la science collecte davantage de données génétiques, nous comprendrons mieux pourquoi l’infertilité se produit. »
Plus d’information:
Jacob D. Bowman et al, Sélection assouplie omniprésente sur les gènes de la spermatogenèse coïncidant avec l’évolution de la polygynie chez les gorilles, eLife (2024). DOI : 10.7554/eLife.94563.1