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Les femmes sont des mosaïques: la preuve en (jolies) images

Par | Catégorie: Actualité, Biologie, Génétique | Le 23 jan 2014

Vous avez peut être déjà entendu l’expression selon laquelle les femmes sont des mosaïques. Les racines de cette expression ne se trouvent pas dans un quelconque hommage poétique fait aux femmes mais dans une spécificité du chromosome X.

Le X, un chromosome qui se la joue solo.

Chez 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 les femmes. Tandis que les hommes ont un chromosome X et un chromosome Y, les femmes ont quant à elles deux chromosomes X, un provenant de chacun de ses parents. Cependant, dans les cellules non sexuelles des femelles, un des chromosomes X est inactivé, ce qui fait que, comme pour les mâles, seul un X est actif à la fois. Bien que les mécanismes moléculaires de cette inactivation commencent à être bien décrits, les raisons évolutives de son apparition restent encore floues.

tortoiseshellcatUn chat au pelage dit calico, une manifestation visible de l’inactivation aléatoire du chromosome X chez certains mammifères.

L’inactivation du chromosome X est connue depuis les années 60 grace aux observations de Susumu Ohno qui remarqua qu’un des deux chromosomes de cellules femelles était plus condensé que les autres – et donc inactif. Deux années plus tard, la biologiste Mary Lyon ajouta sa pierre à l’édifice en suggérant que cette inactivation était aléatoire. Pour appuyer sa théorie elle étudia le pelage des souris qui était tacheté chez certaines femelles mais jamais chez les mâles. L’explication était donc que la couleur des mâles correspondait à la version d’un gène codant pour la couleur du pelage que leur unique chromosome X portait tandis que la couleur des femelles dépendait de quel chromosome X (et donc quelle version du gène) était actif. Le fait d’observer des motifs tachetés impliquait donc que différents chromosomes X étaient actifs dans différentes cellules. Il est à noter que ces motifs tachetés dus à l’inactivation du chromosome X est aussi visible chez les chats femelles (calico ou « écaille de tortue ») comme illustré ci contre.

L’inactivation du chromosome X est donc aléatoire chez les mammifères placentaires (mais pas les marsupiaux pour qui le chromosome X paternel est systématiquement inactivé) et, à l’image du pelage de certaines souris ou des chats femelles, les femmes humaines peuvent donc être considérées comme des mosaïques car leurs différentes cellules n’utilisent pas toujours le même chromosome X.

Une carte haute en couleur

Cependant, notre connaissance de ce phénomème de mosaïcisme est bien moins compris au niveau des organes. Toutes les cellules d’un même organe féminin utilisent elles le même chromosome X ou la distribution est elle plus aléatoire?

C’est à ce genre de questions qu’ont voulu répondre une équipe de chercheurs de Baltimore. Pour ce faire, ils ont créé des souris transgéniques dont le chromosome X exprimait une molécule fluorescente verte ou rouge. En croisant ces souris ils ont pu obtenir une descendance dont un chromosome X exprime la molécule rouge et l’autre la molécule verte. Une fois un tel système mis en place, il devient facile de visualiser par microscopie quel chromosome X est exprimé dans une cellule précise ou dans un ensemble de cellule.

L’utilisation de cette technique a donc permis à l’équipe de recherche de cartographier quel chromosome X est exprimé dans différents organes ou cellules(Lien (payant) vers l’étude). Les jolies images résultant de ce travail montrent de grandes différences entre organes quant à l’utilisation du chromosome X. Les motifs observés vont des simples plages de couleur (donc exprimant le même X) se côtoyant aux organisations en forme de bande (voir image ci dessous).

mosVisualisation des motifs résultant de l’inactivation aléatoire du chromosome X dans différents tissus.

En regardant à une échelle différente, ces scientifiques ont rapporté des résultats encore plus intéressants: dans certains cas l’inactivation du chromosome X est asymétrique. Ceci est visible dans les deux images ci dessous montrant respectivement l’utilisation du chromosome X dans le cerveau et les rétines. Dans les deux cas, l’utilisation du chromosome X diffère énormément entre les deux cotés: l’un utilise plus le chromosome X maternel, l’autre le chromosome X paternel! Cette différence est notamment frappante pour les rétines.

brainCoupe d’un cerveau de souris. Les cellules vertes expriment le chromosome X provenant d’un parent, les rouges celui de l’autre parent.
retinaLes deux rétines (gauche et droite) d’une souris. Les cellules vertes expriment le chromosome X provenant d’un parent, les rouges celui de l’autre parent.

Importance médicale

Plusieurs gènes impliqués dans la réception des couleurs sont présent sur le chromosome X, la poursuite de cette étude pourrait par exemple conduire à une meilleure compréhension de la vision chez les femmes.

Au delà des jolies images, ces découvertes se révèlent être intéressantes d’un point de vue médical car elles montrent à quel point les tissus féminins peuvent être hétérogènes. Le chromosome X contient environ 1000 gènes – environ 5% du nombre total – qui existent chacun en deux versions (allèle) différentes, une provenant de chaque parent. Du fait de l’inactivation du chromosome X, seulement une version de ces gènes est active à la fois ce qui implique que dans un même tissu plusieurs centaines de gènes sont utilisés de manière différentes entre cellules. Ces différentes cellules d’un même organe auront donc un comportement différent: certaines seront plus efficaces, d’autres moins, certaines seront plus sensibles à certains médicaments que les autres,…

Cette mosaïque peut donc présenter des avantages comme des inconvénients mais peu est encore connu quant à son réel impact physiologique et de futures études permettront de mieux l’appréhender. Ce travail risque de demander encore de nombreuses années car cette étude a aussi montré que ces motifs d’inactivation varient grandement entre individus. Aussi, il doit encore être déterminé à quel point ces résultats sont transposables à l’humain. Quoiqu’il arrive, les explorateurs du futur pourront baser leurs recherches sur cette carte haute en couleur.

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3 commentaires »

  1. Super intéressant! Il vient justement de sortir une étude dans Science de novembre dernier qui fait état d’une très grande variabilité de l’ADN individuel des neurones dans le cerveau des humains (40% des neurones ont des ADN modifiés). Le titre du papier est d’ailleurs « Mosaic Copy Number Variation in Human Neurons ». Ce serait intéressant de comparer la disposition spaciale de ces neurones, pour savoir s’il y a des similitudes avec les cartographies du chromosome X!

  2. Merci pour ce commentaire et la référence, j’avais visiblement loupé cet article. C’est assez intéressant et rentre bien dans l’image émergente actuelle selon laquelle notre génome peut varier de manière non négligeable d’une cellule à l’autre.
    Personnellement j’imagine que cela a peu de lien avec l’inactivation du chromosome X car ce sont a priori deux évènements bien distincts. D’ailleurs, ils observent des changements en nombre de copie aussi bien chez les mâles (où il n’y pas d’inactivation) que chez le femelles.
    Cependant, il peut y avoir un lien si un allèle porté sur l’un des chromosomes X affecte grandement la fréquence avec laquelle les accidents résultant en un changement de nombre de copies arrivent. Je suis sur que l’avenir nous donnera un peu plus d’éclaircissement sur la question.

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