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Chromosome Y: grandeur et décadence

Par | Catégorie: Biologie, Evolution, Génomique | Le 29 juin 2012

Si il est bien une paire de chromosomes humains que le grand public connait bien, il s’agit des chromosomes X et Y, encore appelés chromosomes sexuels. Les scientifiques s’y intéressent également de très près notamment car, chez les humains et la majorité des mammifères, cette paire de chromosomes définit le sexe d’un individu (les femelles ont deux chromosomes X et les mâles un chromosome X et un chromosome Y). Mais, en plus de porter le gène SRY qui permet de convertir les embryons humains en individus mâles, le chromosome Y a aussi longtemps alimenté les polémiques et inexactitudes. On lui aura par exemple pendant un moment fait porter la culpabilité de rendre les hommes trop agressifs. Aussi, plus récemment, certains biologistes ont avancé que ce chromosome était amené à disparaitre. Cependant, de récentes études viennent modérer ces hypothèses. Alors, bientôt un monde sans mâles?

Le chromosome Y: chronique d’une mort annoncée

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Un chromosome X (à gauche) et Y (à droite)

Comme illustré par l’image de gauche, les chromosomes X et Y sont morphologiquement très différents, le X étant beaucoup plus grand que le chromosome Y. Pour comprendre ce phénomène, il faut savoir comment ces chromosomes sexuels ont évolué.

Toute les espèces ne disposent pas de chromosomes sexuels. En effet, chez certaines espèces tels que les reptiles, le sexe de l’individu n’est pas déterminé par des facteurs génétiques mais par des facteurs environnementaux (comme par exemple la température d’incubation des oeufs). Cependant, chez certaines espèces tels que les mammifères, l’évolution a mis en place des chromosomes sexuels. Il a été établi que ces chromosomes particuliers étaient à l’origine des autosomes, c’est à dire des chromosomes des plus normaux qui étaient présents de manière similaires chez les mâles et les femelles. A un moment durant l’évolution des mammifères (il y a environ 180 millions d’années), un gène (appelé SRY) permettant de produire des individus mâles est apparu sur le chromosome qui allait devenir le chromosome Y. A partir de ce moment, la sélection naturelle a empêché ce gène de se retrouver chez des individus femelles. Comment me demanderez vous?

La majorité des espèces vivantes possèdent un ensemble de mécanismes appelé recombinaison génétique. Ce processus permet d’échanger du matériel génétique entre deux chromosomes homologues, par exemple, les chromosomes numéro 1 venant respectivement de votre mère et votre père. Ceci a un profond impact sur le brassage génétique mais sert aussi de mécanisme de réparation. En effet, si un gène se retrouve sous une forme altérée sur un chromosome, il pourra être « réparé » en se servant de la copie du même gène sur le chromosome homologue comme patron.

Pour que les chromosomes sexuels évoluent, il faut donc stopper localement ces mécanismes de recombinaison afin d’être sur que le gène SRY ne se retrouve que chez des individus mâles. Et c’est en modifiant la structure locale du nouveau chromosome Y que les mammifères ont pu établir cette barrière de recombinaison. Cependant, cette barrière s’est étendue au fil du temps. Ainsi, petit à petit, la majorité du chromosome Y était incapable de s’apparier avec le chromosome qui était devenu le chromosome X. Or, rappelez vous, la recombinaison permet aussi de réparer des gènes ou portions de chromosomes qui se dégradent naturellement. Le chromosome X pouvait lui toujours se recombiner et ainsi « se réparer » car il était présent en deux copies chez les femelles mais, au contraire, chez les mâles, le chromosome Y ne pouvait plus effectuer de telles actions. Et, ne pouvant se réparer, il commença petit à petit à se dégrader.

Ce processus de dégradation explique donc pourquoi les chromosomes X et Y sont actuellement très hétéromorphiques comme illustré précédemment. En effet, au cours de son évolution, le chromosome X a conservé la quasi totalité des plusieurs centaines de gènes qu’il possédait ancestralement, tandis que le chromosome Y n’en compte plus que quelques petites dizaines à l’heure actuelle. A la lumière de ces connaissances, certains chercheurs ont avancé l’hypothèse que le processus de dégradation du chromosome était linéaire et prévoyaient ainsi la disparition complète du chromosome Y (et par la même occasion des individus mâles tels que nous les connaissons) d’ici quelques millions d’années.

Le macaque au secours des hommes

220px-rhesus_macaque_macaca_mulatta_in_kinnarsani_ws_ap_w_img_5792Un macaque rhésus

Cependant, la communauté scientifique manquait de données pour proprement tester cette hypothèse. En effet, le chromosome Y est très difficile à séquencer en raison de son contenu très particulier (notamment un grand nombre d’éléments répétés). Pour cette raison, la majorité des génomes de mammifères séquencés ont été des génomes femelles et le contenu du chromosome Y restait peu documenté chez la majorité des espèces. Mais, au début de cette année, des scientifiques américains ont publié la séquence du chromosome Y du macaque, un représentant de le famille des primates (lire l’article, accès payant).

Le macaque et l’Homme ont divergé il y a environ 25 millions d’années. Ainsi, en comparant le chromosome Y de ces deux espèces on peut estimer comment ce chromosome a évolué au cours de ce laps de temps. Et ces chercheurs ont fait une découverte intéressante à savoir que, durant ces 25 millions d’années (soit environ 1/8ème de son existence), le chromosome Y ne s’était quasiment pas dégradé, les même gènes se trouvant à la fois chez le macaque et l’Homme. L’équipe de recherche a alors pu proposer un modèle où, à défaut, d’une dégradation constante, le chromosome Y se aurait subi une rapide dégradation durant les premiers stages de son évolution avant de conserver un ensemble de gènes indispensables durant les stages suivants. En d’autres mots, le chromosome Y et par conséquent les hommes ont encore de beaux jours devant eux.

Pour certains rongeurs, le changement c’est maintenant

20080225bUn individu de l’espèce Tokudaia muenninki, espèce ayant perdu son chromosome Y au cours de son évolution

Cependant, les conclusions de cette étude ne devraient pas faire oublier que notre chromosome Y reste en sursis. En effet, il a été reporté que chez plusieurs espèces de rongeurs (notamment certains rats, souris ou taupes), le chromosome Y a totalement disparu. Chez certaines espèces le gène SRY qui est le déterminant sexuels de la majorité des mammifères est toujours présent mais sur un autre chromosome tandis que, chez certaines autres, il semble avoir totalement disparu du génome.

Il semblerait donc que, de manière indépendante, plusieurs espèces aient perdu ou sont en train de perdre leurs chromosomes sexuels et, probablement, de développer un nouveau système de détermination sexuelle. Ceci fournit la preuve que n’importe que système de chromosomes sexuels, y compris le notre, peut être remplacé par un nouveau conférant par exemple une meilleur adaptation de l’espèce à son milieu. Alors messieurs, même si aucune ombre immédiate ne planne sur votre virilité future, restez tout de même vigilants, tout reste possible.

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8 commentaires »

  1. J’ai adoré ton article ! félicitations :) Ca se voit que t’es docteur, vraiment ! ;)

  2. Pourrais-je savoir quelle différence y a-t-il entre les espèces qui ont un nombre différents de chromosomes exemple :papillon : 200, pigeon : 8, humain : 23, etc.)? Y a-t-il une raison pour expliquer cela?

  3. Bonjour,

    certaines explications pour expliquer le nombre de chromosomes peuvent être le taux de recombinaison, en partie expliqué par le contenu en nucléotides G et C. Les « petits » chromosomes ont souvent un fort contenu en GC (c’est à dire plus de nucléotide G ou C que A ou T) et un plus haut taux de recombinaison. En cas d’échec des mécanismes de recombinaison, le chromosome peut se fragmenter et donner naissance à deux chromosomes plus petits.
    Un exemple sont les chromosomes du poulet qui a à la fois des gros (macro) et petits (micro) chromosomes aux caractéristiques bien différentes.
    http://www.nature.com/nature/journal/v432/n7018/full/nature03154.html

    Un autre élément à prendre en compte est la possible duplication complète ou partielle du génome de l’espèce. Dans ce cas le nombre de chromosomes est doublé (ou quadruplé si deux évènements de la sorte se succèdent). C’est un évènement qui n’est pas si rare que ça et a affecté de nombreuses lignées. Si la duplication est récente, un grand nombre de ces chromosomes sera toujours présent, si elle est plus ancienne, seul un petit nombre restera.
    http://genomevolution.org/wiki/index.php/Whole_genome_duplication

  4. un singe moustacheu :)

  5. [...] l’humain et la majeure partie des mammifères, le chromosome X, tout comme le chromosome Y, a la particularité d’être présent en différent nombre de copies chez les hommes et chez [...]

  6. Bonjour, j’ai une question que je n’arrive pas à résoudre.

    Dans l’énoncé une individu masculin stérile ayant des testicules atrophiés n’a que deux chromosomes X et n’en a pas d’Y.

    Je n’arrive pas à comprendre pourquoi.

    Merci d’avance pour la réponse

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