Les scientifiques ont découvert 6 chromosomes sexuels chez l’espèce de grenouille Odorrana swinhoana endémique à Taiwan, donnant de nouvelles views sur la façon dont les systèmes XY complexes évoluent.



Cette découverte a été une shock pour l’équipe de recherche internationale dirigée par le professeur agrégé Ikuo Miura du Centre de recherche sur les amphibiens de l’Université d’Hiroshima. En 1980, le leading cas signalé de systèmes de chromosomes sexuels multiples chez les amphibiens a été trouvé chez la grenouille brune taïwanaise Raina narina – un synonyme de O. swinhoana – qui avait une translocation spécifique au mâle entre deux chromosomes. Ses chromosomes sexuels pourraient être décrits comme ♂X1Y1X2Y2-♀X1X1X2X2.

La découverte a suggéré que la translocation – une anomalie chromosomique qui se produit lorsqu’un chromosome se brise et que son fragment fusionne avec un autre – s’est produite entre deux chromosomes potentiels déterminant le sexe. A cette époque, cependant, l’identification des chromosomes impliqués dans la translocation était incertaine.



Ainsi, lorsque les chercheurs ont entrepris d’identifier précisément les chromosomes impliqués, ils n’attendaient qu’une seule translocation et non trois. Les trois translocations spécifiques aux mâles ont créé un système de six chromosomes sexuels, ♂X1Y1X2Y2X3Y3-♀X1X1X2X2X3X3. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Cells le 16 mars 2021.

Les espèces de grenouilles à 6 chromosomes sexuels offrent de nouveaux indices sur l'évolution des systèmes XY complexes

Une première parmi les vertébrés

Les cas de chromosomes multiples chez les amphibiens sont rares et leurs caryotypes, ou selection de chromosomes, sont généralement très conservés avec peu de réarrangement entre les espèces. Une majorité sont également homomorphes avec des chromosomes sexuels indifférenciés, contrairement aux mammifères et aux oiseaux qui ont des systèmes de détermination du sexe hétéromorphes XY et ZW. Jusqu’à présent, il n’y a que 10 cas connus de systèmes de chromosomes sexuels multiples chez les amphibiens.

De moreover, l’équipe de recherche a découvert que les chromosomes sexuels potentiels impliqués dans les translocations contenaient des orthologues des gènes déterminant le sexe chez les mammifères, les oiseaux et les poissons. Les orthologues sont des gènes qui ont évolué à partir d’un gène ancestral trouvé dans l’ancêtre commun de ces espèces.

Les chercheurs ont découvert le Dmrt1, le gène déterminant masculin chez les oiseaux, et Amh, le gène déterminant le mâle chez les poissons et ornithorynques, sur le chromosome Y1 le Sox3, le gène ancestral de SRY chez les mammifères therian et le gène déterminant mâle chez le poisson medaka, sur le chromosome Y3 et un gène déterminant le sexe non identifié sur le chromosome Y2.

C’est la première fois que des chromosomes sexuels contenant des orthologues des gènes déterminant le sexe chez les mammifères, les oiseaux et les poissons sont trouvés ensemble dans une espèce de vertébrés.

Opportunity vs choix

Les chromosomes sexuels évoluent à partir d’une paire autosomique ordinaire après avoir acquis un gène déterminant le sexe. Mais l’équipe doit encore déterminer laquelle des trois paires est le chromosome sexuel d’origine et quel est le principal gène déterminant le sexe des trois candidats : Dmrt1, Amh et Sox3.

Miura a expliqué que jusqu’à présent, la fusion chromosome sexuel-autosome sexuel a été documentée comme un événement fortuit. La rupture et la fusion des chromosomes peuvent avoir eu lieu par hasard », a-t-il dit.

Mais les chercheurs pensent que les membres chromosomiques impliqués dans les fusions ont été sélectionnés de manière non aléatoire ou inévitablement choisis motor vehicle ils partagent probablement une région génomique commune.

« Pour être ainsi, les trois peuvent partager une séquence d’ADN commune sur chacun d’eux, ce qui les rend étroitement localisés les uns aux autres, et cela permet de rejoindre les ruptures et translocations simultanées. »

« Ce cas unusual suggère des translocations non aléatoires spécifiques au sexe et fournit ainsi un nouveau level de vue sur la signification évolutive du système de chromosomes sexuels multiples. »

Miura a déclaré que l’identification de la séquence génomique commune aux chromosomes sexuels potentiels améliorerait la compréhension des mécanismes de son évolution et de son renouvellement.