Sex determination in vertebrates is accomplished through a highly conserved genetic pathway. But surprisingly, the downstream events may be activated by a variety of triggers, including sex determining genes and environmental cues. Amongst species with genetic sex determination, the sex determining gene is anything but conserved, and the chromosomes that bear this master switch subscribe to special rules of evolution and function. In mammals, with a few notable exceptions, female are homogametic (XX) and males have a single X and a small, heterochromatic and gene poor Y that bears a male dominant sex determining gene SRY. The bird sex chromosome system is the converse in that females are the heterogametic sex (ZW) and males the homogametic sex (ZZ). There is no SRY in birds, and the dosage-sensitive Z-borne DMRT1 gene is a credible candidate sex determining gene. Different sex determining switches seem therefore to have evolved independently in different lineages, although the complex sex chromosomes of the platypus offer us tantalizing clues that the mammal XY system may have evolved directly from an ancient reptile ZW system. In this review we will discuss the organization and evolution of the sex chromosomes across a broad range of mammals, and speculate on how the Y chromosome, and SRY, evolved.
Titre de la review
Sexe mammalien- Origine et évolution du chromosome Y et de SRY
Sexe mammalien- Origine et évolution du chromosome Y et de SRY
Résumé de la review
Les chromosomes sexuels humains
Bien que les chromosomes X et Y semblent différer en tous points, ils partagent une même région homologue (PAR) avec laquelle il y a une recombinaison obligatoire durant la méiose mâle qui contrôle la ségrégation des X et Y. Le reste du Y est mâle-spécifique (MSY) et ne code que pour 27 protéines. C'est l'homologie de la PAR qui suggère que X et Y ont évolué à partir d'une paire d'autosomes.
La dérive génétique est devenue importante à cause de l’incapacité de recombiner une région non mutée du Y.
Chez les femelles XX, les gènes portés uniquement par le X sont régulés par "silence transcriptionnel" d'un des deux (de la paire) de sorte que l'expression de ces gènes soit équivalente chez les mâles et les femelles. Il s'agit là d'un mécanisme épigénétique complexe contrôlé par le gène XIST.
Les chromosomes sexuels des autres mammifères
Il ya trois grands groupes de mammifères: Les placentaires (Euthériens), les marsupiaux (Métathériens) et les monotrèmes (Protothériens).
La conservation du X (en termes de tailles et de gènes) chez tous les placentaires constitue la loi de Ohno.
C’est en 1959, avec l’observation des femelles XO et mâle XXY que l’on a compris que le facteur déterminant le sexe mâle (TDF) était porté par le Y.
L’expression des gènes orthologues peut varier d’une espèce à l’autre. Ex : ZFY est spécifique des testicules chez la souris et impliqué dans la spermatogenèse alors que chez l’homme il est un « gène de ménage ». Cela signifie bien que les fonctions et le contenu du Y ont changé au cours de l’évolution.
Les chromosomes sexuels des marsupiaux sont généralement plus petits que ceux des placentaires. Mais leurs X partagent quand même bon nombre de gènes avec les X humains. Les gènes du petit bras de X humain sont localisés sur des autosomes chez les marsupiaux et les monotrèmes. On peut alors définir une région du X conservée (XCR) et une région ajoutée sur le X euthérien (XAR).
Il a été confirmé qu’il y a 310 MA, chez un ancêtre commun des oiseaux et mammifères, XAR et XCR étaient séparées, et que les marsupiaux ont conservé la séparation ancestrale. Les 5 gènes commun entre le Y marsupial et le Y placentaire, qui comprennent SRY et RBMY (candidate spermatogenesis factor), ont été conservés car ils portent des fonctions mâle-spécifiques.
Ezaz a émis une hypothèse concernant origine de la chaine meoitique chez les monotrèmes : Il y a eu une translocation entre un autosome et une paire ZW « bird-like » chez un mammifère ancestral « reptile-like ». Et cet autosome assurait le contrôle de la détermination sexuelle chez ces mammifères « reptiles-like ».
Détermination sexuelle
Normalement il y a 2 étapes dans la détermination sexuelle chez les mammifères :
Le SRY code pour 80 acides aminés impliqués dans les liaisons à l’ADN ou dans le repliement de celui-ci. L’orthologue chez la souris a été découvert après et il a été démontré qu’il appartient à la famille des SOX (SRY-like).
Des gènes d’aval ont été observés chez des patients à sexe inversé. Un de ces gènes est le SOX9 (localisé sur un autosome) dont la mutation est responsable de la dysplasie campomélique à femelles XY. Ce gène est très conservé entre les vertébrés et son expression précède la sécrétion d'AMH qui active l'étape hormonale.
Si on a une duplication du SOX9 on observe des mâles XX. Cela montre que le SOX9 est suffisant pour entrainer le développement du mâle même s’il n’y a pas de SRY.
En conclusion, cette review démontre que le "master switch" sur le chromosome Y est peu conservé entre les espèces de vertébrés alors que les gènes en aval de la différenciation gonadique le sont, et que ceux-ci peuvent déterminer à eux seuls le phénotype mâle.
Les chromosomes sexuels humains
Bien que les chromosomes X et Y semblent différer en tous points, ils partagent une même région homologue (PAR) avec laquelle il y a une recombinaison obligatoire durant la méiose mâle qui contrôle la ségrégation des X et Y. Le reste du Y est mâle-spécifique (MSY) et ne code que pour 27 protéines. C'est l'homologie de la PAR qui suggère que X et Y ont évolué à partir d'une paire d'autosomes.
La dérive génétique est devenue importante à cause de l’incapacité de recombiner une région non mutée du Y.
Chez les femelles XX, les gènes portés uniquement par le X sont régulés par "silence transcriptionnel" d'un des deux (de la paire) de sorte que l'expression de ces gènes soit équivalente chez les mâles et les femelles. Il s'agit là d'un mécanisme épigénétique complexe contrôlé par le gène XIST.
Les chromosomes sexuels des autres mammifères
Il ya trois grands groupes de mammifères: Les placentaires (Euthériens), les marsupiaux (Métathériens) et les monotrèmes (Protothériens).
La conservation du X (en termes de tailles et de gènes) chez tous les placentaires constitue la loi de Ohno.
C’est en 1959, avec l’observation des femelles XO et mâle XXY que l’on a compris que le facteur déterminant le sexe mâle (TDF) était porté par le Y.
L’expression des gènes orthologues peut varier d’une espèce à l’autre. Ex : ZFY est spécifique des testicules chez la souris et impliqué dans la spermatogenèse alors que chez l’homme il est un « gène de ménage ». Cela signifie bien que les fonctions et le contenu du Y ont changé au cours de l’évolution.
Les chromosomes sexuels des marsupiaux sont généralement plus petits que ceux des placentaires. Mais leurs X partagent quand même bon nombre de gènes avec les X humains. Les gènes du petit bras de X humain sont localisés sur des autosomes chez les marsupiaux et les monotrèmes. On peut alors définir une région du X conservée (XCR) et une région ajoutée sur le X euthérien (XAR).
Il a été confirmé qu’il y a 310 MA, chez un ancêtre commun des oiseaux et mammifères, XAR et XCR étaient séparées, et que les marsupiaux ont conservé la séparation ancestrale. Les 5 gènes commun entre le Y marsupial et le Y placentaire, qui comprennent SRY et RBMY (candidate spermatogenesis factor), ont été conservés car ils portent des fonctions mâle-spécifiques.
Ezaz a émis une hypothèse concernant origine de la chaine meoitique chez les monotrèmes : Il y a eu une translocation entre un autosome et une paire ZW « bird-like » chez un mammifère ancestral « reptile-like ». Et cet autosome assurait le contrôle de la détermination sexuelle chez ces mammifères « reptiles-like ».
Détermination sexuelle
Normalement il y a 2 étapes dans la détermination sexuelle chez les mammifères :
Le SRY code pour 80 acides aminés impliqués dans les liaisons à l’ADN ou dans le repliement de celui-ci. L’orthologue chez la souris a été découvert après et il a été démontré qu’il appartient à la famille des SOX (SRY-like).
Des gènes d’aval ont été observés chez des patients à sexe inversé. Un de ces gènes est le SOX9 (localisé sur un autosome) dont la mutation est responsable de la dysplasie campomélique à femelles XY. Ce gène est très conservé entre les vertébrés et son expression précède la sécrétion d'AMH qui active l'étape hormonale.
Si on a une duplication du SOX9 on observe des mâles XX. Cela montre que le SOX9 est suffisant pour entrainer le développement du mâle même s’il n’y a pas de SRY.
En conclusion, cette review démontre que le "master switch" sur le chromosome Y est peu conservé entre les espèces de vertébrés alors que les gènes en aval de la différenciation gonadique le sont, et que ceux-ci peuvent déterminer à eux seuls le phénotype mâle.
Rigueur de la review
Cette review, quoi que très précise et bien argumentée, manque de clarté. Il s'agit d'une succession d'obervations et de démonstrations complexes (mais très bien référencées) qui convergent vers une même conclusion. Une review de ce genre, qui se veut être à la fois complète et très spécialisée, doit forcément récourir à une simplification des démonstrations, ce qui aboutit, ici, à un ensemble peu clair pour les non-spécialistes.
Cette review, quoi que très précise et bien argumentée, manque de clarté. Il s'agit d'une succession d'obervations et de démonstrations complexes (mais très bien référencées) qui convergent vers une même conclusion. Une review de ce genre, qui se veut être à la fois complète et très spécialisée, doit forcément récourir à une simplification des démonstrations, ce qui aboutit, ici, à un ensemble peu clair pour les non-spécialistes.
Ce que cette review apporte au débat
Comme l'explique la quasi totalité des review relatives à cette controverse, celle-ci met en avant, la grande diversité des chromosomes sexuels entre les vertébrés et donc leur faible conservation au cours de l'évolution.
Mais elle a la particularité de s'intéresser, non pas seulement au chromosome Y, mais également à l'évolution des voies génétiques de détermination du sexe en aval de l'expression du gène SRY.
Elle n'apporte pas d'arguments supplémentaires par rapport aux autres review analysées concernant la disparition du Y. Et reprend l'hypothèse de dégradation linéaire qui ne tient pas compte des facteurs de compensation qui tendent à conserver les gènes hyper spécialisés dans la détermination sexuelle mâle.
Toutefois elle permet de comprendre que même si le Y tendait à disparaitre, des recombinaisons avec des autosomes permettraient de conserver la région SRY; mais également que si SRY disparaissait après-tout, d'autres gènes permettraient de conserver le déterminisme mâle.
Comme l'explique la quasi totalité des review relatives à cette controverse, celle-ci met en avant, la grande diversité des chromosomes sexuels entre les vertébrés et donc leur faible conservation au cours de l'évolution.
Mais elle a la particularité de s'intéresser, non pas seulement au chromosome Y, mais également à l'évolution des voies génétiques de détermination du sexe en aval de l'expression du gène SRY.
Elle n'apporte pas d'arguments supplémentaires par rapport aux autres review analysées concernant la disparition du Y. Et reprend l'hypothèse de dégradation linéaire qui ne tient pas compte des facteurs de compensation qui tendent à conserver les gènes hyper spécialisés dans la détermination sexuelle mâle.
Toutefois elle permet de comprendre que même si le Y tendait à disparaitre, des recombinaisons avec des autosomes permettraient de conserver la région SRY; mais également que si SRY disparaissait après-tout, d'autres gènes permettraient de conserver le déterminisme mâle.
Dernière modification il y a plus de 8 ans.