Un chromosome supplémentaire derrière le mystère de la détermination du sexe des poissons de la grotte Pachón

Une collaboration internationale coordonnée par Yann Guiguen de l’INRAE Rennes et Sylvie Rétaux de l’Institut NeuroPSI montre pour la première fois chez un vertébré qu’un chromosome non-essentiel, appelé chromosome B, détermine le sexe des poissons cavernicoles Pachón, une espèce qui sert de modèle d’étude pour l’évolution en milieu souterrain. Leurs résultats, publiés le 7 septembre dans la revue Current Biology, décrivent un nouveau système de détermination du sexe chez les poissons, un apport majeur en biologie évolutive.

A supernumerary “B-sex” chromosome drives male sex determination in the Pachón cavefish, Astyanax mexicanus. Boudjema Imarazene, Kang Du, Séverine Beille, Elodie Jouanno, Romain Feron, Qiaowei Pan, JorgeTorres-Paz, Céline Lopez-Roques, Adrien Castinel, Lisa Gil, Claire Kuchly, Cécile Donnadieu, Hugues Parrinello, Laurent Journot, Cédric Cabau, Margot Zahm, Christophe Klopp, Tomáš Pavlica, Ahmed Al-Rikabi, Thomas Liehr, Sergey A.Simanovsky, Joerg Bohlen, Alexandre Sember, JuliePerez, Frédéric Veyrunes, Thomas D.Mueller, John H. Postlethwait, Manfred Schartl, Amaury Herpin, Sylvie Rétaux, Yann Guiguen.

En analysant les chromosomes des cellules de ces poissons, les chercheurs ont constaté qu’il existe un chromosome B présent chez tous les mâles et absent (ou extrêmement rare) chez les femelles de cette population de poissons.

Chaque cellule qui constitue un être vivant contient l’information génétique qui le caractérise au sein de paires de chromosomes de type A, qui doivent être présents de façon intégrale et inaltérée pour assurer la survie des individus d’une espèce. Par exemple, l’information génétique de l’espèce humaine est contenue par un jeu de 23 paires de chromosomes A. Mais il existe également un autre type de chromosomes, appelé chromosomes de type B, chez beaucoup d’espèces. A l’inverse des chromosomes de type A, ils ne sont pas systématiquement présents chez tous les individus d’une espèce, ne se transmettent pas de façon Mendélienne et ont souvent été appelés chromosomes accessoires ou non-essentiels car non nécessaires à la survie de l’espèce. Ils ont d’ailleurs longtemps été considérés comme des parasites génomiques, et leur biologie reste assez énigmatique.

De l’importance des chromosomes A … et B

Chez la plupart des vertébrés c’est également l’information génétique qui va déterminer le sexe d’un individu. Chez ces espèces, ce sont des chromosomes sexuels, dérivés des chromosomes A, qui conditionnent le développement du sexe mâle ou femelle. Chez les mammifères par exemple, le développement du sexe femelle sera conditionné par la présence d’une paire de chromosomes XX et le sexe mâle par la paire XY. Chez quelques espèces de poissons possédants des chromosomes B, ceux-ci ont parfois été trouvés de façon prédominante chez un seul sexe. Mais leur implication réelle dans le déterminisme génétique du sexe n’avait jamais été étudiée.

Le rôle du chromosome B dans la détermination du sexe des poissons cavernicoles de la grotte Pachón

Les scientifiques d’INRAE et du CNRS ont étudié les chromosomes B d’une espèce de petit poisson cavernicole aveugles de la grotte Pachón au Mexique (Astyanax mexicanus). Une espèce qui sert de modèle d’étude pour l’adaptation à la vie souterraine en l’absence de lumière.

En analysant les chromosomes des cellules de ces poissons, les chercheurs ont constaté qu’il existe un chromosome B présent chez tous les mâles et absent (ou extrêmement rare) chez les femelles de cette population de poissons. Les scientifiques ont ensuite séquencé le génome des poissons mâles et étudié un gène présent en 2 copie surnuméraires dans la séquence du chromosome B, le gène gdf6b. Lors du développement des poissons, au départ les organes sexuels sont indifférenciés entre mâle et femelle. Le gène gdf6b est exprimé lors de la différentiation sexuelle vers des organes mâles, mais pas lors de la différentiation vers les organes sexuels femelles. Enfin, en inactivant ce gène chez les poissons mâles l’équipe a observé qu’ils s’inversaient en femelles. Ce qui montre que ce gène porté par le chromosome B a un rôle essentiel dans la différenciation sexuelle des poissons cavernicoles de la grotte Pachón.

Cette étude montre pour la première fois chez un vertébré qu’un chromosome de type B détermine le sexe des individus. Ce chromosome « B sexuel » se comporte un peu comme un chromosome Y chez les mammifères en possédant un gène déterminant majeur du sexe, qui va induire le développement d’un sexe mâle et qui est transmis uniquement de père en fils. De nombreuses questions persistent sur l’origine de ces chromosome « B sexuels » car il n’est pas présent au sein de toutes les populations d’Astyanax mexicanus et les recherches se poursuivent pour mieux comprendre l’évolution du déterminisme sexuel chez cette espèce.

Article paru dans la revue Current BiologyVoir sur le site