Diversité du contrôle du sexe chez les vertébrés : analyse fonctionnelle de la région du déterminisme du sexe chez le poisson Xiphophorus – seXYphophorus

La reproduction sexuée est utilisée dans la plupart des vertébrés. Néanmoins, les signaux déterminant si un embryon va se développer en mâle ou en femelle sont peu conservés entre taxa. De manière plus surprenante, des dynamiques évolutives diamétralement opposées sont observées pour le déterminisme du sexe dans divers groupes de vertébrés. Par exemple, les mammifères et les oiseaux ont des systèmes de déterminisme différents, mais ces systèmes ont été conservés pendant plus de 100 millions d'années. Chez les poissons par contre, le déterminisme du sexe est hypervariable et évolue très rapidement. En plus de diverses formes d'hermaphrodisme, presque toutes les formes de déterminisme génétique ont été observées, comme les hétérogaméties mâles et femelles avec ou sans influences autosomales, ou des systèmes plus compliqués impliquant plusieurs loci mais sans chromosomes sexuels, plus de deux chromosomes sexuels ou même plusieurs paires de chromosomes sexuels. Le déterminisme du sexe peut être influencé par la température et d'autres facteurs environnementaux, comme le pH ou même des paramètres sociaux. De manière importante, des changements de système de déterminisme du sexe sont observés très fréquemment lors de l'évolution des poissons. Afin de mieux comprendre la base moléculaire et évolutive du déterminisme du sexe chez les poissons, il faut identifier le ou les gènes déterminant le sexe chez plusieurs espèces, comme le fait SRY chez les mammifères. Pour l'instant, un gène de ce type n'a été identifié que chez le médaka Oryzias latipes. Cependant, ce gène appelé dmrt1bY, n'est présent que chez un nombre restreint d'espèces ; il ne représente donc pas le gène universel de déterminisme du sexe des poissons. Des modèles alternatifs comme l'épinoche, le tilapia, les salmonidés ou « notre » platy sont donc nécessaires pour analyser le déterminisme du sexe. Nous avons initié le clonage de position du gène maître de déterminisme du sexe du platy Xiphophorus maculatus, un poisson d'aquarium pour lequel de nombreux marqueurs spécifiques des chromosomes sexuels sont connus. Une banque génomique de chromosomes bactériens artificiels (BAC) a été construite et des « contigs » couvrant environ 3 mégabases des chromosomes X et Y ont été assemblés. 50 clones BAC couvrant la région de déterminisme du sexe ont été séquencés et sont en cours d'assemblage. Environ 60 gènes ont déjà été détectés, une dizaine d'entre eux étant également localisés sur le chromosome X des mammifères. Plusieurs gènes nouveaux avec une fonction potentielle dans le développement sexuel ont été identifiés. Deux gènes dupliqués anciens organisés en tandem sont exprimés de manière spécifique dans les gonades non seulement chez le platy mais également chez le médaka et le xénope. Un autre gène, exprimé principalement dans les testicules, est présent à fort nombre de copies sur les chromosomes sexuels. Enfin, un gène nommé Swimy est présent sur le chromosome Y mais pas sur le X, une situation compatible avec une fonction de gène de déterminisme mâle. Alors qu'une forme courte de Swimy, avec des motifs de fixation aux acides nucléiques et/ou aux protéines, est exprimée de manière ubiquiste, une forme plus longue incluant un exon alternatif supplémentaire est exprimée de manière spécifique dans les testicules. Cette protéine mâle-spécifique contient des domaines potentiellement impliqués dans la modification posttranslationnelle de protéines faisant intervenir le peptide SUMO-1. Dans le cadre de ce projet, nous nous proposons (i) de finir l'analyse des contigs de BAC et la comparaison entre les chromosomes X et Y, (ii) d'analyser systématiquement par qRT-PCR et hybridation in situ l'expression chez l'embryon et l'adulte des gènes non testés, (iii) d'analyser au niveau fonctionnel par expression ectopique, invalidation de gènes et analyse de mutants les meilleurs candidats pour une fonction dans le développement sexuel et (iv) d'analyser la dynamique évolutive des chromosomes