Un seul gène peut déterminer le sexe d’un embryon
Une équipe internationale de scientifiques a découvert ce qui semble être un gène unique qui détermine si un embryon humain deviendra un mâle ou une femelle. Chaque fois que ce gène est présent dans les chromosomes de l’œuf fécondé, les scientifiques pensent que le fœtus développera des testicules et deviendra un mâle. Lorsqu’il est absent, le fœtus développera des ovaires et deviendra une femelle. On pense que le gène nouvellement découvert agit comme un interrupteur biologique, activant ou désactivant d’autres gènes dans une cascade complexe d’événements. 
Les scientifiques ont décrit la découverte comme une étape majeure dans la compréhension d’un élément clé du processus dans lequel un seul œuf fécondé se développe en un être humain adulte. Le rôle du gène nouvellement découvert est si central dans le développement humain qu’il intéressera certainement les médecins qui étudient de nombreux troubles du développement embryonnaire. Mais aucune application pratique immédiate n’est attendue.
»Le mécanisme par lequel le sexe d’un individu est déterminé fait l’objet de spéculations scientifiques depuis l’époque d’Aristote », indique le rapport publié hier dans la revue Cell.
Au fur et à mesure qu’un individu se développe, une série complexe d’influences hormonales et autres se produit, conduisant à la production de toutes les caractéristiques sexuelles, masculines ou féminines. Mais le déclencheur ultime de tous les changements qui se produisent chez le mâle semble être l’action d’un seul gène situé sur le chromosome Y, qui se trouve normalement dans les cellules mâles.
Le gène nouvellement identifié est nommé TDF pour facteur déterminant des testicules.
« Ce que nous avons trouvé est une étape majeure vers la compréhension de la question séculaire de la détermination du sexe », a déclaré le Dr David C. Page, l’auteur principal du rapport. Il est chercheur au Whitehead Institute for Biomedical Research du Massachusetts Institute of Technology de Cambridge. Ses collègues de recherche sont à l’Université de la Colombie-Britannique et à l’Université d’Helsinki.
« Nous soupçonnons que ce que nous avons découvert est le gène déterminant le sexe non seulement chez les humains, mais aussi chez tous les autres mammifères », a déclaré le Dr Page. Nouveau domaine de recherche
« Le principal impact au cours des prochaines années sera l’ouverture d’un tout nouveau domaine pour la recherche fondamentale », a déclaré le Dr Page. Le Dr Bruce McEwen de l’Université Rockefeller, un expert en différenciation sexuelle, a déclaré que l’étude semblait très complète et était d’une « importance fondamentale ».
La découverte du gène pourrait, entre autres, conduire à l’identification d’autres gènes qui sont activés et désactivés par cet interrupteur principal, augmentant ainsi potentiellement la connaissance détaillée du processus de différenciation sexuelle.
L’équipe de recherche a trouvé essentiellement le même gène chez d’autres espèces de mammifères, notamment les grands singes, les singes, les chiens, les bovins, les lapins et les chèvres, et quelque chose de très similaire chez les souris.
On sait depuis longtemps que la différence décisive de dotation génétique entre l’homme et la femme repose sur le chromosome Y, le chromosome sexuel masculin. Le complément génétique normal pour le mâle est de 22 paires de chromosomes non sexuels et une paire 23d qui se compose d’un X et d’un Y. Pour les femelles, la paire 23d se compose de deux chromosomes X.
Pendant de nombreuses années, il était difficile de savoir si le déterminant clé du sexe était un gène unique ou plusieurs gènes situés en divers points dispersés sur le chromosome Y.
Les nouvelles études indiquent que le facteur déterminant des testicules est situé sur une petite partie spécifique du chromosome Y et qu’il s’agit très probablement d’un seul gène. Une grande partie du gène a été clonée, ou isolée et cultivée en laboratoire, permettant des études détaillées de ses propriétés.
Les auteurs du rapport avec le Dr Page étaient Rebecca Mosher, Elizabeth M. Simpson, Elizabeth MC Fisher, Graeme Mardon, Jonathan Pollack et Laura G. Brown, tous de Whitehead ; et Barbara McGillivray, généticienne de l’unité de génétique clinique de l’Université de la Colombie-Britannique, à Vancouver, et Albert de la Chapelle, du département de génétique médicale de l’Université d’Helsinki, en Finlande. Un interrupteur biologique
Le gène est le plan de fabrication d’une protéine particulière. Bien que ce produit génique n’ait pas encore été complètement identifié, une partie suffisante de sa chimie a été révélée pour indiquer qu’il fait partie d’une classe de protéines qui se lient à l’une ou l’autre des principales substances chimiques de l’hérédité, l’ADN (acide désoxyribonucléique) ou l’ARN. (acide ribonucléique). Cette preuve suggère fortement que le gène déterminant les testicules est important pour décider quand, et si oui ou non, d’autres gènes liés au développement sexuel sont activés.
L’ADN est la substance active des gènes. Plusieurs types d’ARN traduisent les instructions génétiques du gène dans le processus de fabrication de produits par la cellule vivante. Au départ, un embryon humain possède toutes les autres instructions génétiques dont il a besoin pour devenir un mâle ou une femelle, mais il ne devient un mâle que si le facteur déterminant des testicules entame le processus de développement le long de la voie mâle.
Normalement, un mâle se développe lorsque l’embryon a reçu un chromosome X de sa mère et un chromosome Y du père.
Mais les recherches qui ont conduit au nouveau rapport ont démontré que la « masculinité » peut être conférée par un minuscule morceau du chromosome Y, même lorsque ce morceau est hérité avec deux chromosomes X complets. Ces mâles sont stériles mais généralement physiquement normaux. À l’inverse, un individu qui hérite d’un X et d’un Y se développe parfois en tant que femme lorsqu’une partie cruciale du chromosome Y est manquante. Ces femelles ne mûrissent souvent pas sexuellement. L’étude de tels cas a aidé les scientifiques à découvrir le gène du facteur déterminant des testicules.
Les généticiens désignent les personnes dont le sexe a été déterminé par des combinaisons aussi inhabituelles comme « à sexe inversé ». Les scientifiques rapportant dans Cell ont déclaré qu’ils avaient découvert une personne qui avait deux chromosomes X, mais qui était un homme parce qu’il avait aussi un demi de 1% du chromosome Y. Ils ont également étudié une personne qui est une femme bien qu’elle ait 99,8% du chromosome Y. Des cas comme ceux-ci ont été particulièrement utiles pour déterminer l’emplacement précis du gène déterminant les testicules. Le processus de découverte a utilisé les techniques les plus avancées de la biologie moléculaire moderne.
Le Dr Page a déclaré que tous les hommes que son groupe avait examinés avaient la minuscule portion du chromosome Y où ils pensent que le gène est situé, alors qu’aucune des femmes ne l’avait. La région clé du chromosome Y censée contenir le gène compte environ 140 000 paires de bases, les sous-unités d’ADN. L’ensemble du chromosome Y a environ 70 millions de sous-unités de ce type. Au-delà de l’éthique, la découverte ne pourrait pas être utilisée pour modifier le sexe d’un fœtus car la greffe du gène se heurterait à d’énormes difficultés techniques et l’issue serait très incertaine.
La génétique des chromosomes sexuels : évolution et implications pour l’incompatibilité hybride
Abstrait – Les chromosomes sexuels hétéromorphes, où un sexe a deux types différents de chromosomes sexuels, font face à des conséquences évolutives très différentes de celles des autosomes. Deux caractéristiques importantes des chromosomes sexuels découlent du fait qu’ils ne sont présents qu’en copie dans l’un des sexes : la compensation de dose et le silence méiotique des chromosomes sexuels. D’autres différences surviennent parce que les chromosomes sexuels passent des quantités de temps inégales dans chaque sexe. Ainsi, l’impact des processus évolutifs (mutation, sélection, dérive génétique et pulsion méiotique) diffère considérablement entre chaque chromosome sexuel, et entre les chromosomes sexuels et les autosomes. Les chromosomes sexuels jouent également un rôle disproportionné dans la règle de Haldane et d’autres modèles importants liés à l’incompatibilité hybride, et donc à la spéciation. Nous passons en revue les conséquences des chromosomes sexuels sur l’incompatibilité hybride.
Différenciation sexuelle
ABSTRAIT – Le sexe chromosomique de l’embryon est établi lors de la fécondation. Cependant, 6 semaines s’écoulent chez l’homme avant que les premiers signes de différenciation sexuelle ne soient remarqués. La différenciation sexuelle implique une série d’événements par lesquels les gonades et les organes génitaux sexuellement indifférents acquièrent progressivement des caractéristiques masculines ou féminines. Considéré initialement comme entièrement régi par la présence ou l’absence de la SRYgène sur le chromosome Y, la détermination gonadique s’est avérée reposer sur un réseau complexe de gènes, dont les niveaux d’expression équilibrés activent la voie testiculaire et répriment simultanément la voie ovarienne ou vice versa.
INTRODUCTION
La différenciation sexuelle génitale implique une série d’événements par lesquels l’embryon sexuellement indifférent acquiert progressivement des caractéristiques mâles ou femelles dans les gonades, le tractus génital et les organes génitaux externes. Le développement sexuel se compose de plusieurs étapes séquentielles. Le sexe génétique, déterminé par la constitution des chromosomes, pousse la gonade primitive à se différencier en testicule ou en ovaire. Par la suite, les organes génitaux internes et externes suivront la voie masculine en présence d’hormones testiculaires spécifiques, ou la voie féminine en leur absence. La présence du testicule fœtal jouant un rôle déterminant dans la différenciation de l’appareil reproducteur, le terme « détermination du sexe » a été inventé pour désigner la différenciation de la gonade au cours du développement fœtal précoce.
LA GONADE BIPOTENTIELLE
Aucune différence sexuelle n’est observée au niveau des gonades jusqu’à la 6ème semaine de vie embryonnaire chez l’homme et 11,5 jours post-coïtum (dpc) chez la souris. Les gonades indifférenciées des individus XX ou XY sont apparemment identiques et peuvent former soit des ovaires, soit des testicules. Cette période est donc appelée stade indifférent ou bipotentiel du développement gonadique.
Pourquoi étudier la génétique évolutive des chromosomes sexuels ?
Divers taxons d’eucaryotes multiculturels (par exemple, plantes, insectes, poissons, mammifères, oiseaux) ont des chromosomes sexuels dimorphes. Dans de tels cas, les chromosomes qui semblent différents les uns des autres et des autosomes (chromosomes non sexuels) déterminent le sexe. Les systèmes de chromosomes sexuels varient considérablement. Chez certains organismes, comme chez les mammifères et de nombreux insectes, les mâles sont hétérogamétiques (ont deux chromosomes sexuels différents) et les femelles sont homogamétiques (ont deux du même chromosome sexuel). Chez d’autres, comme les oiseaux et les papillons, les femelles sont hétérogamétiques et les mâles sont homogamétiques. Selon la notation standard, les femmes et les hommes sont respectivement XX et XY dans les systèmes hétérogamétiques masculins, et les hommes et les femmes sont respectivement ZZ et ZW dans les systèmes hétérogamétiques féminins. L’hétérogamétie masculine et l’hétérogamétie féminine ont évolué indépendamment de nombreuses fois.
Cette revue se concentre sur les conséquences d’avoir des chromosomes sexuels hétéromorphes. Deux conséquences majeures découlent du fait que le sexe hétérogamétique ne possède qu’un seul exemplaire de chaque chromosome sexuel : la nécessité d’égaliser le dosage de l’expression des gènes entre les sexes et entre les chromosomes sexuels et les autosomes, et l’échec des chromosomes sexuels à s’apparier méiose chez le sexe hétérogamétique. D’autres conséquences surviennent parce que les chromosomes sexuels vivent des environnements différents les uns des autres et des autosomes parce qu’ils sont inégalement représentés dans les sexes. Ces différences ont des implications pour plusieurs processus génétiques évolutifs majeurs (mutation, sélection, dérive génétique aléatoire, recombinaison et conflit génomique). Dans les sections suivantes de cette revue, nous fournissons une exploration détaillée des conséquences multiples,
Nous nous tournons ensuite vers les origines et la dynamique de l’évolution et de l’évolution des chromosomes sexuels. Étant donné que ce sujet a fait l’objet de plusieurs excellentes revues récentes (par exemple, 1 à 3), nous ne fournirons pas une couverture complète de ce matériel, mais nous évoquerons plutôt des points saillants et des études récentes, en considérant à la fois les systèmes hétérogamétiques masculins et féminins. Nous passons ensuite en revue des études récentes qui montrent que les gènes qui sont plus fortement exprimés dans un sexe que dans l’autre ont tendance à être trouvés sur les chromosomes sexuels beaucoup plus ou beaucoup moins souvent que prévu.
La dernière partie, et la plus importante, de cette revue concerne les conséquences de l’évolution des chromosomes sexuels sur l’incompatibilité hybride, la réduction sévère de l’aptitude des hybrides entre les espèces. Les chromosomes sexuels sont au cœur de l’incompatibilité hybride comme l’illustrent les liens étroits entre les chromosomes sexuels et trois principaux modèles d’incompatibilité hybride : la règle de Haldane, le grand effet X et l’asymétrie de la viabilité et de la fertilité hybrides dans les croisements réciproques. La règle de Haldane vient d’une observation Haldane fait : dans les croisements entre deux espèces où un sexe des hybrides F1 avait une viabilité ou une fertilité plus faible que l’autre, le sexe hétérogamétique était plus affecté que le sexe homogamétique. Cette généralisation empirique reste au centre de nombreux travaux en génétique de spéciation. Le grand effet X est la découverte que le chromosome X semble avoir un effet disproportionnellement plus important sur l’incompatibilité hybride que prévu en fonction de sa taille. Des études génétiques récentes dans le genre Drosophila démontrent que le grand effet X est dû à une plus grande densité de facteurs génétiques d’incompatibilité hybride. Un grand effet Z analogue a été trouvé chez les papillons. Enfin, les viabilités et les fertilités des hybrides issus de croisements réciproques diffèrent souvent. Cette asymétrie, surnommée le corollaire de Darwin à la règle de Haldane, survient fréquemment en raison du grand effet X.
Des revues récentes de l’incompatibilité hybride ont suggéré que le conflit génomique est un moteur majeur de l’évolution de l’incompatibilité hybride. Les chromosomes sexuels, en raison de leur mode de transmission asymétrique, sont disproportionnellement susceptibles d’être impliqués dans la pulsion. 
Comment les processus évolutifs affectent-ils les chromosomes sexuels ?
Compte tenu de la sex-ratio de 1: 1 couramment observé, chaque autosome devrait être également représenté dans les deux sexes, passant, en moyenne, la moitié du temps chez les hommes et l’autre moitié chez les femmes. En revanche, les chromosomes sexuels s’écarteront de la représentation égale. Le chromosome Y dans les systèmes hétérogamétiques mâles XY sera présent exclusivement chez les mâles. De même, le chromosome W dans les systèmes hétérogamétiques femelles ZW ne sera présent que chez les femelles. Dans les systèmes XY, le X sera présent chez les femmes les deux tiers du temps et chez les hommes un tiers du temps, en supposant une sex-ratio de 1: 1. Enfin, le chromosome Z dans les systèmes ZW sera présent chez les hommes les deux tiers du temps et chez les femmes l’autre tiers
https://www.nytimes.com/1987/12/23/us/single-gene-may-determine-sex-of-an-embryo.html