Chez les mammifères, la distinction entre mâle et femelle au niveau chromosomique est due aux chromosomes X et Y. En règle générale, les femmes ont deux chromosomes X (XX) tandis que les hommes ont un chromosome X et un chromosome Y (XY). Le gène Sry sur le chromosome Y déclenche la formation des testicules. Cependant, il existe une poignée d’espèces de rongeurs chez qui le chromosome Y a disparu, emportant avec lui le gène Sry. Le mécanisme par lequel le développement des testicules se produit chez ces espèces n’est pas entièrement compris et fait l’objet de nombreuses recherches.
Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Asato Kuroiwa de l’Université d’Hokkaido a découvert la base génétique de la différenciation sexuelle chez le rat épineux Amami, l’une des espèces dépourvues de chromosome Y et du gène Sry. Leurs découvertes ont été publiées dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
Le rat épineux Amami est un rongeur en voie de disparition que l’on trouve uniquement à Amami Oshima, au Japon. C’est l’un des quatre mammifères connus pour ne pas avoir de chromosome Y, aux côtés de son proche parent le rat épineux Tokunoshima, ainsi que le campagnol taupe transcaucasien et le campagnol taupe Zaisan. Chez le rat épineux Amami, le gène Sry est complètement absent ; ainsi, l’animal a développé un nouveau mécanisme de détermination du sexe indépendant de Sry.
L’équipe de recherche a collecté des échantillons de tissus de trois rats épineux Amami mâles et trois femelles et les a utilisés pour générer des séquences génomiques pour chaque individu. Une analyse intensive a dévoilé une duplication de séquence d’ADN qui n’était présente que chez les mâles. Cette région dupliquée était située en amont du gène Sox9 sur le chromosome 3.
Chez les mammifères, Sox9 est la cible de Sry et est responsable de la différenciation des testicules. Il a été étudié en détail et de nombreux éléments régulateurs qui contrôlent l’expression de Sox9 sont connus.
Les chercheurs ont révélé que la duplication de séquences chez les rats épineux Amami était un nouvel élément régulateur, qui régulait positivement Sox9 en l’absence de Sry. Ils ont pu cartographier sa position sur les chromosomes par rapport à Sox9 et ont confirmé qu’il était similaire à un activateur potentiel de Sox9 chez la souris appelé Enh14. Ils émettent l’hypothèse que les deux copies d’Enh14 travaillent de concert pour réguler à la hausse l’expression de Sox9. Lorsqu’ils ont introduit la séquence dans des génomes de souris par la technologie d’édition de gènes, les embryons de souris femelles (XX) ont montré une expression génique qui a induit la formation de testicules.
Cette étude est la première découverte d’un élément génétique spécifique au mâle directement lié au mécanisme de détermination du sexe chez les mammifères qui est indépendant de Sry. Il montre que le mécanisme de détermination du sexe chez le rat épineux Amami s’est déplacé vers le chromosome 3, un autosome – le premier exemple d’une translocation du mécanisme de détermination du sexe chez les mammifères.
Les travaux futurs se concentreront sur l’étude du mécanisme exact par lequel Enh14 agit, ainsi que sur l’identification d’autres éléments de ce nouveau mécanisme. Cependant, on ne sait pas si ce mécanisme peut être étendu aux quatre espèces de rongeurs qui n’ont pas de chromosome Y, en particulier aux campagnols taupes éloignés.
Plus d’information:
Terao, Miho et al, Le renouvellement des chromosomes sexuels de mammifères chez le rat épineux Amami déficient en Sry est dû à une régulation à la hausse spécifique aux mâles de Sox9, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2211574119.