Régulation de la détermination du sexe et de la différenciation ovarienne : implications dans les troubles du développement sexuel – SexDiff

Nous proposions de tirer parti des outils génétiques et des modèles expérimentaux maitrisés

par chaque partenaire du consortium pour identifier de nouveaux facteurs de la

détermination du sexe et comprendre leur rôle dans l’apparition de Différences du

Développement Sexuel. Le partenaire n°1, apportait sa collection unique de souris mutantes

pour les gènes codants les acteurs de ce processus. Le partenaire n°2, expert en bioinformatique

analysait une partie des données de transcriptomiques générées par le

consortium et les comparer aux données publiques. Le partenaire n°3, expert de la

différenciation gonadique humaine, apportait ses compétences en différenciation in vitro de

cellules souches pluripotentes humaines. Les phénotypes gonadiques des patients et de

modèles de souris mutantes étaient analysés grâce à des techniques d’histologie, d’immunohistochimie,

d’hybridation in situ et d’analyses de l’expression des gènes par des méthodes

analytiques telles que le PCR quantitatif ou le séquençage d’ARN à haut débit.

Nous avons identifié de nouveaux facteurs importants de le la différenciation de la gonade.

En particulier, nous avons découvert le déterminant ovarien des mammifères, une protéine

spécifique ou isoforme du gène WT1. Une mutation empêchant la production de cette

isoforme conduit à un blocage de la différenciation sexuelle de la gonade bipotentielle, tandis

que sa surexpression induit une inversion de sexe de male-en-femelle, démontrant que WT1

est nécessaire et suffisant à la différenciation ovarienne.

Les découvertes issues du projet SexDiff ont été présentés lors de congrès

nationaux/internationaux, valorisées sous la forme de 14 articles dans des journaux

scientifiques à comité de lecture (comme Science, Science Advances etc.). La découverte du

déterminant ovarien a été relayée par des journaux grand public comme le Monde

(https://www.lemonde.fr/sciences/article/2023/11/22/differenciation-sexuelle-la-proteine-quilance-

la-formation-des-ovaires-chez-l-embryon-enfin-identifiee_6201635_1650684.html), et

sélectionnée comme avancée scientifique de l’année 2023 par l’Inserm

(https://www.calameo.com/read/005154450f2be2999145b).

Les anomalies du développement sexuel (ADS) sont très hétérogènes et, malgré des recherches intensives au cours des 30 dernières années, seulement environ 50% des ADS peuvent être expliquées au niveau moléculaire. Cela souligne notre ignorance des mécanismes qui contrôlent la détermination du sexe. Notre projet SexDiff vise à clarifier le mécanisme de la détermination du sexe et identifier de nouveaux facteurs impliqués dans ce processus en utilisant des modèles murins et des cellules humaines et en combinant des techniques de pointe de transcriptomique et de bioinformatique.

La détermination du sexe permet la différenciation du même organe précurseur, la gonade bipotentielle, en testicule ou en ovaire. L’embryon XY hérite du chromosome Y paternel et du gène SRY porté par ce chromosome. Celui-ci induit l’expression du facteur de transcription SOX9, qui orchestre la différenciation testiculaire. En l'absence de SRY, la gonade XX se différencie en ovaire, un processus régulé par R-spondin1 (RSPO1), un activateur de la voie de signalisation WNT/ß-catenin. Ces deux voies moléculaires sont mutuellement antagonistes et le sexe est déterminé par la voie dominante. Depuis plusieurs années, nous étudions les mécanismes de détermination du sexe chez les mammifères et contribuons à élucider la fonction de gènes clés tels que SOX9 et RSPO1. Cependant, nous ignorons toujours quels mécanismes génétiques contrôlent la transition de la gonade indifférenciée à un testicule ou à un ovaire. Identifier les facteurs moléculaires impliqués dans cette décision permettra à terme mieux comprendre des pathologies telles que les ADS et d'améliorer leur prise en charge.

Les mutations du gène suppresseur de tumeur de Wilms, WT1, induisent des anomalies génitales sévères. Le déséquilibre du ratio entre les isoformes d’épissage alternatif +KTS et -KTS conduit à l’inversion de sexe de type fille XY caractéristique du syndrome de Frasier tandis que des mutations du 4ème doigt de zinc de fixation à l'ADN de WT1 induisent une inversion de sexe de type garçon XX. SexDiff permettra d’élucider le mécanisme d’action de ces variants dans la différenciation de la gonade à l'aide de modèles murins et de cellules souches pluripotentes modifiées. Ces mécanismes nouvellement identifiés permettront de constituer un outil diagnostique précieux pour comprendre l'étiologie des cas idiopathiques des anomalies du développement sexuel.
A ce jour, les mécanismes régissant le développement ovarien sont également très peu connus. Nous venons d’établir que la différenciation ovarienne est décidée avant les premiers signes de différenciation sexuelle, un concept qui diffère de la vision actuelle sur la détermination du sexe. SexDiff permettra de caractériser la fonction moléculaire de Rspo1 et d’identifier de nouveaux acteurs de la différenciation ovarienne grâce à nos mutants de perte-de-fonction de Rspo1. Ces nouveaux facteurs seront ensuite analysés afin d'établir leur contribution aux anomalies du développement ovarien.

Pour atteindre nos objectifs, nous utiliserons toute une gamme de techniques de pointe comme le séquençage d’ARN de cellule unique, la reprogrammation cellulaire en utilisant des iPSC (cellules souches pluripotentes induites) et l’analyse de lignées obtenues par mutagenèse ciblée par CRISPR/Cas9. Grâce à la combinaison de ces approches impliquant des modèles de souris, des patients humains, des modèles cellulaires et des analyses in silico, SexDiff contribuera à améliorer notre compréhension du développement normal et pathogénique des gonades. Cela permettra de clarifier l’étiologie d’anomalies du développement sexuel et fournira de nouveaux outils pour un meilleur diagnostic. SexDiff, par conséquent, présente un intérêt non seulement pour améliorer nos connaissances en biologie fondamentale, mais également pour de futures applications dans le domaine clinique.