CONTRÔLE GÉNÉTIQUE DE LA DIFFÉRENCIATION DE LA GONADE.

(complément)

 

La détermination sexuelle s’effectue en 2 étapes

-         la première qui aboutit à la détermination des gonades, testicules ou ovaires, après un stade ou la gonade est encore indifférenciée,  que le caryotype (genotype) soit XY ou XX

-         La seconde qui affecte le phénotype male ou femelle en dehors de l’expression différentielle gonadique

Le schéma de contrôle de la différenciation sexuelle présenté dans le cours (diapositive 69) ne concerne que la première étape où le déterminisme génétique est prédominant.

 

Le déterminisme génétique de la gonade implique de nombreux gènes.

Les cas pathologiques d’infertilité, avec les mutations géniques et/ou aberrations chromosomiques impliquées,  ont apporté beaucoup de renseignements sur les mécanismes probables. Plus récemment l’obtention de souris transgéniques  a permis d’encore mieux préciser les mécanismes.

 

Néanmoins, et malgré les progrès de la connaissance, il faut bien souligner que les interactions précises des différents gènes du déterminisme gonadique (et encore plus leur chronologie d’expression ou cours du développement) restent très mal connues, voire mystérieuses. 

 

Schéma du contrôle génétique

 

A - LA DIFFÉRENCIATION DANS LE SENS MÂLE :

 

I - SRY : De nombreux travaux expérimentaux on permis de démontrer que , chez les mammifères le gène déterminant de la différenciation sexuelle est le gène SRY situé sur le bras court du chromosome Y.

 

On peut résumer les preuves expérimentales du rôle de SRY avec les 3 points suivants :

·        Chez l’homme, les délétions du bras court du chromosome Y aboutissent au phénotype femelle alors que les délétions du bras long aboutissent au phénotype male

·        On rencontre quelques souris males génotypiquement XX : elles expriment SRY.  Inversement les quelques souris femelles génotypiquement XY n’expriment pas SRY.

·        Mais surtout, la transfection stable de SRY chez la souris femelle XX aboutit à la formation d’un testicule.

 

SRY est exprimé dans la gonade indifférenciée immédiatement avant que les cellules somatiques des cordons germinatifs primordiaux ne se différencient en cellules de Sertoli .

 SRY code pour un facteur de transcription contenant une séquence peptidique,de la famille HMG,  connue comme permettant le « bending » du DNA là où le facteur SRY se fixe. Le rôle de SRY est de mettre en cohérence (bending) les diverses protéines de l’appareil transcriptionnel d’autres gènes pour les activer et en initier l’expression.  La protéine SRY ferait ainsi partie de l’arsenal du splicéosome, en particulier dans les cellules de Sertoli en voie de différenciation.

 

Il faut donc conclure que c’est SRY qui provoque la masculinisation de la gonade indifférenciée (chez l’homme immédiatement après ou pendant le stade Carnegie 17).


Par contre, les mécanismes d’action du facteur de transcription SRY sur les gènes régulés en aval, sont très mal connus. Un catalogue ± exhaustif des gènes concernés restent encore à construire.

 

Certains gènes sont néanmoins déjà connus.

 

II - SOX9 : c’est le mieux connu parmi les gènes de la cascade d’aval

La meilleure preuve est fournie par le Knock-out de Sox9 qui aboutit à la réversion sexuelle complète chez les souris mâle (XY) malgré l’expression de SRY (inversement quelques rares cas de surexpression constitutive de Sox9  avec un génotype XX se soldent par le développement d’un testicule en l’absence d’expression de SRY).

Mais il faut remarquer 4 points particuliers :

·        Sox9 est un gène autosomique situé sur le chromosome 17

·        Sox9 n’a pas qu’un rôle dans le déterminisme sexuel. Il est impliqué dans bien d’autres épisodes du développement (en particulier dans la formation des os et du squelette), en dehors même du stade où s’effectue l’induction testiculaire de la gonade indifférenciée

·        Comme SRY, Sox9 est un gène de la famille HMG impliqué dans le fonctionnement du splicéosome. Mais reste à déterminer avec plus de précision les gènes contrôlés dans le testicule en formation par Sox9 au niveau des promoteurs et de la modulation du splicing transcriptionnel.

·        Par contre, il est clair que la protéine Sox 9, par translocation dans le noyau des cellules de Sertoli est directement responsable d’une activation  du gène de l’hormone antimullérienne

On peut alors résumer en disant que SRY est un gène « gâchette » qui assure l’induction du testicule chez les mammifères  génotypiquement XY en induisant l’expression spécifique de Sox9 et ensuite des gènes  d’aval régulés par Sox9.

 

III – FGF9 : C’est un gène tout aussi important que Sox9 dans l’induction testiculaire puisque son Knock-out chez la souris male se solde par un réversion femelle. On lui reconnaît pour le moins 3 fonctions :

·        Il favorise la prolifération et la différenciation des cellules de Sertoli.

·        Il participe à l’organisation spatiale des cellules de Sertoli en tubes séminifères

·        Il favorise l’intégration dans le testicule en formation des structures mésonéphrotiques qui constitueront les premières voies spermatiques (rete testis et cônes efférents)

FGG9 est sous le contrôle direct de SOX9 mais probablement aussi de SRY.

 

IV – SF1 :  ce facteur stéroïdogénique est impliqué dans la différenciation sexuelle à des stades très antérieurs au déterminisme male/femelle. En effet SF1 est nécessaire au développement de la gonade indifférenciée au même titre  que WT1 (gène suppresseur de la tumeur de Wilms), avec  bien d’autres gènes du développement .

Mais SF1 est ensuite spécifiquement impliqué dans la différenciation sexuelle gonadique  à 2 titres :

·        Il participe à la différenciation des cellules de Leydig et à l’induction de la production de la testostérone.

·        SF1 potentialise aussi l’expression de l’hormone anti müllérienne

Au cours de la différenciation testiculaire SF1 est (± directement) sous le contrôle de SRY.

 

 

 

B - LA DIFFÉRENCIATION DANS LE SENS FEMELLE :

 

On pourrait se contenter d’un vision simpliste qui consisterait à dire que la différenciation dans le sens femelle résulte du développement « par défaut »,  lié à  la non expression des gènes induisant le développement testiculaire .

 

C’est bien ce qu’on pourrait déduire des expérimentation aboutissant à la non expression de SRY.

Néanmoins les mécanismes sont plus complexes.

 

I - Le gène DAX : il est impliqué dans la différenciation en ovaire.

Sur certains modèles on a pu montrer que la surexpression de Dax provoque l’inhibition  de SRY et de Sox9, à un moindre degré la sous expression de SF1.

Dans les conditions de développement embryonnaire normal, SRY et DAX sont simultanément exprimés au tout début de l’étape de différenciation mâle ou femelle. Mais très rapidement :

·        Lors de la différenciation testiculaire (génotype XY) SRY et Sox9 inhibent indirectement DAX, via le gène WNT4 (voir plus bas)

·         Lors de la différenciation en ovaire (génotype XX), DAX réprime l’expression de Sox9, limitant la possibilité de différenciation dans le sens testiculaire. En effet, il ne faut pas oublier que Sox est sur le chromosome 17, donc présent aussi bien dans le génotype XY que le génotype XX.

 

II - Le gène WNT4 

Le gène WNT4 code pour un facteur paracrine :

·        Qui peut réprimer l’expression de SRY, mais qui réprime surtout l’expression de Sox9 lorsque le génotype est XX.

·        Qui simultanément active par paracrinie la cascade DAX dans l’ovaire en début de formation et ultérieurement facilite la formation des follicules ovariens (via d’autres gènes, tels le gène TAFII105)

 

 

 

En conclusions :

 

·        Le contrôle génétique de la différenciation des gonades est de mieux en mieux élucidé,

·        Mais de nombreux gènes sont concernés. À ce jour « l’organigramme » des gènes impliqués est loin d’être complet.

·        Contrairement à SRY qui peut être considéré comme spécifique et comme un gène « gâchette », d’autres gènes n’ont pas nécessairement un tropisme spécifiquement sexuel (exemple Sox9).

·        Il faudra surtout mieux définir l’expression différentielle des gènes en fonction du stade du développement. L’expression génique en fonction du temps est loin d’être bien comprise et reste l’essentiel de la connaissance future