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Cours : Biologie en secondaire > Chapitre 8

Leçon 4: La génétique post-mendéléenne : Hérédité liée au sexe

Inactivation du chromosome X

Comment les femmes humaines XX (et les autres femelles chez les mammifères) inactivent l'un de leurs chromosomes X dans chaque cellule. Troubles du nombre de chromosomes sexuels : syndromes triple X, de Klinefelter et de Turner.

Introduction

Avoir des chromosomes supplémentaires ou manquants n'est généralement pas une bonne chose. En fait, pour la plupart des chromosomes, disposer d'une copie supplémentaire ou manquante est létal pour les humains (causant la mort précoce de l'embryon en cours de développement).

Pourtant, les femelles humaines possèdent deux chromosomes X (XX), tandis que les mâles humains n'en ont qu'un (XY). Pourquoi n'est-ce pas un problème pour les hommes de ne disposer que d'une seule copie du chromosome X, alors que les femmes en ont deux ?

Inactivation de l'X

Il s'avère que le niveau d'activité génétique produit par un seul chromosome X correspond au "dosage" normal pour un humain. Les hommes suivent ce dosage parce qu'ils n'ont qu'un chromosome X ! Les femmes présentent le même dosage pour une raison différente : elles éteignent l'un de leurs deux chromosomes X grâce à un processus qualifié d'inactivation de l'X.

Lors de l'inactivation de l'X, un chromosome X est compacté (ou, comme disait mon professeur de biologie, "est roulé en boule"), pour constituer une petite structure dense appelée un corpuscule de Barr. La plupart des gènes du corpuscule de Barr sont inactifs, ce qui signifie qu'ils ne sont pas transcrits. Le processus d'inactivation de l'X a été découvert par la généticienne britannique Mary F. Lyon et est parfois appelé en son honneur lyonisation

^{1}

Une femme possède deux chromosomes X, un de chaque parent. Lequel sera désactivé ? L'inactivation de l'X est un processus aléatoire qui se produit séparément dans les cellules individuelles au cours du développement embryonnaire. Une cellule pourra éteindre le X paternel, tandis que sa voisine arrêtera le X maternel. Toutes les cellules qui descendent de chacune de ces cellules d'origine maintiendront le même modèle d'inactivation de l'X.

Remarque : Si vous étiez un kangourou, ce que je viens de dire ne serait pas vrai ! Chez les kangourous et autres marsupiaux, c'est toujours le chromosome X paternel est inactivé

^{2}

Exemple d'inactivation de l'X : Le chat calico

Un exemple courant d'inactivation de l'X est observé chez les chats. Si une femelle est hétérozygote pour les allèles noirs et roux d'un gène de la couleur du pelage qui se trouve sur le X, elle inactive ses deux X (et donc, les deux allèles du gène de la couleur du pelage) au hasard dans les différentes cellules au cours du développement.

Cela génère un pelage avec un motif en écailles de tortue, composé d'une alternance de taches noires et rousses. Les taches noires proviennent de groupes de cellules dans lesquelles le X avec l'allèle noir est actif, alors que les taches rousses proviennent de cellules dans lesquelles le X porteur de l'allèle roux est actif.

Bien que cela ne soit pas aussi évident que dans le cas du chat écaille de tortue, les femmes sont aussi des "mosaïques" de tous les gènes présents dans les différents allèles portés par leurs deux chromosomes X.

À ce stade, vous vous demandez peut-être pourquoi les femmes hétérozygotes pour un allèle récessif lié à l'X ne présentent pas la maladie associée. Après tout, environ la moitié de leurs cellules désactivent l'allèle normal, ne laissant actif que l'allèle responsable de ce trouble.

Dans de nombreux cas, il semble que le fait d'avoir

50 %

de cellules dotées de la copie normale d'un gène suffit à produire un phénotype normal, ou proche de la normale.

C'est le cas de la maladie liée à l'X qui affecte la vision des couleurs rouge et vert (daltonisme). Les femmes porteuses des allèles daltoniens comportent dans leurs yeux un mélange de cellules photoréceptrices fonctionnelles et non fonctionnelles. Cependant, les cellules normales leur permettent de percevoir le rouge et le vert assez bien sans trop affecter leur vie quotidienne. Des tests plus sensibles réalisés en laboratoire montrent que ces femmes présentent en fait des déficiences subtiles de la vision des couleurs par rapport aux femmes qui ne sont pas porteuses

^{3}

Aneuploïdies des chromosomes sexuels

Lorsqu'un organisme a une copie supplémentaire ou manquante d'un chromosome, on dit qu'il est aneuploïde. Les aneuploïdies impliquant des autosomes (chromosomes non sexuels), en particulier les plus grands, sont généralement si néfastes au développement qu'un embryon aneuploïde ne peut survivre jusqu'à la naissance.

Par contre, les aneuploïdies des chromosomes X sont souvent beaucoup moins nocives, malgré le fait que le X soit un grand chromosome. C'est principalement grâce à l'inactivation de l'X. Bien que le but du système d'inactivation de l'X soit d'éteindre le second X d'une femme XX, il est aussi capable d'éteindre plusieurs chromosomes X présents.

Les exemples d'aneuploïdies du chromosome X comprennent :

Le syndrome triple X, où une femme a un génotype XXX, se produit environ chez $1$ ‍/ $1$ ‍ $000$ ‍ nouveau-nés de sexe féminin $^{4}$ ‍. Les femmes dotées d'un génotype XXX présentent des caractéristiques sexuelles féminines et sont fertiles (capables d'avoir des enfants). Dans certains cas, le syndrome triple X peut être associé à des difficultés d'apprentissage, au développement tardif des capacités motrices chez le nourrisson et à des problèmes de tonus musculaire $^{4}$ ‍.
Le syndrome de Klinefelter, où les hommes ont un chromosome X supplémentaire, conduisant à un génotype XXY. (Dans les cas les plus rares, le syndrome de Klinefelter peut impliquer plusieurs X supplémentaires, ce qui donne un génotype XXXY ou XXXXY.) Les hommes touchés peuvent être stériles ou développer une pilosité du corps et du visage moins dense que les autres hommes. On pense que le syndrome de Klinefelter affecte $1$ ‍ individu tous les $500$ ‍ à $1$ ‍ $000$ ‍ nouveau-nés de sexe masculin $^{5}$ ‍.

Comme les femmes, les hommes XXY avec le syndrome de Klinefelter convertissent un X en corpuscule de Barr dans chaque cellule. Les femmes avec triple X (ainsi que les hommes Klinefelter avec plus de deux chromosomes X) neutralisent leurs X supplémentaires en formant des corpuscules de Barr supplémentaires. Par exemple, il y a deux corpuscules de Barr dans chaque cellule d'une femme XXX ou d'un homme XXXY.

Dans le syndrome de Turner, une femme perd une partie ou la totalité de ses chromosomes X (ce qui lui laisse un seul X fonctionnel). Les personnes atteintes de ce trouble se développent en tant que femmes, mais ont souvent une petite taille et peuvent présenter des symptômes tels que la stérilité et des difficultés d'apprentissage. Le syndrome de Turner survient chez environ

1

femme sur

2

500

naissances

^{6}

. Il provoque des effets relativement bénins parce que les humains n'ont normalement qu'un X actif dans les cellules de leur corps.

À vous !

Bien que la plupart des chats au pelage écaille de tortue soient femelles, une portée de chatons contient occasionnellement un mâle écaille de tortue. Parmi les éléments suivants, lequel permet d'expliquer une robe écaille de tortue chez un chaton mâle ?

(Choix A)
Le chaton mâle possède un chromosome Y supplémentaire
(Choix B)
Le chaton mâle dispose d'un chromosome X supplémentaire
(Choix C)
Le chaton mâle n'a pas de chromosome X
(Choix D)
Le chaton mâle ne peut pas effectuer le processus d'inactivation de l'X

Les chats écaille de tortue présentent généralement un pelage avec des taches mixtes noires et oranges causées par l'inactivation de l'X. Chez les chats, un gène situé sur le chromosome X contrôle la couleur de la robe, et les femelles hétérozygotes avec un allèle orange (

X^{O}

) et un allèle noir (

X^{o}

) inactivera aléatoirement l'un des deux chromosomes de chaque cellule pendant le développement embryonnaire. Toutes les cellules qui descendent de chacune de ces cellules précoces conserveront le même état d'inactivation, ce qui crée des taches de cellules avec le même X actif et, par conséquent, le même gène actif pour la pigmentation de pelage.

Normalement, les chats mâles ne présentent pas de robe écaille de tortue, car ils n'ont qu'un chromosome X et ne procèdent donc pas à l'inactivation de l'X. En fait, ils affichent simplement la couleur du pelage correspondant à l'allèle du gène de couleur présent sur leur unique X (avec

X^{O}

donnant de l'orange et

X^{o}

donnant du noir). Cependant, le système d'inactivation de l'X est toujours présent chez les mâles, même s'ils ne l'utilisent généralement pas. Ce dernier peut intervenir si un mâle reçoit un nombre anormalement élevé de chromosomes X.

Il est possible d'obtenir un motif écaille de tortue chez un chat mâle si ce dernier reçoit deux chromosomes X ainsi qu'un Y, et si ses deux X portent des allèles différents du gène de la couleur du pelage (génotype

X^{O} X^{o} Y

). Un génotype XXY peut apparaître à la suite d'u événement de non-disjonction, l'échec des chromosomes sexuels à se séparer correctement les uns des autres pendant la méiose. Vous comprendrez mieux comment une non-disjonction peut conduire à un génotype XXY et à un phénotype écaille de tortue grâce à l'échiquier de Punnett ci-dessous.

Chez les chats (comme chez les humains), le développement mâle est spécifié par le gène SRY sur le chromosome Y. Donc, un individu XXY se développera en tant que mâle. Cependant, un seul X peut être actif dans chaque cellule, de sorte que l'un des deux chromosomes X est inactivé au hasard dans chacune des cellules des mâles XXY lors du développement embryonnaire précoce. Il en résulte un motif tacheté en écaille de tortue comme celui d'une chatte hétérozygote.

Les chats écaille de tortue avec un génotype XXY sont en apparence des mâles, mais ils sont généralement stériles (incapables d'engendrer une progéniture). Ce trouble chez les félins est connu sous le nom de syndrome de Klinefelter chez les humains. Cependant, tous les chatons mâles écaille de tortue n'ont pas un nombre anormal de chromosomes X. En fait, certains sont des chimères, ou des mosaïques génétiques, qui résultent de la fusion de deux embryons (pour n'en former qu'un seul) au cours du développement précoce. Si les deux embryons qui fusionnent portent des allèles différents du gène de la couleur du pelage, l'embryon chimérique comportera un mélange de cellules avec différents génotypes, et le chat mature aura une robe tachetée semblable à celle d'une femelle écaille de tortue.

Sources :

Cet article est une version modifiée de"Chromosomal basis of inherited disorders," par OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Télécharger gratuitement l'article original sur http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.53.

Cet article est enregistré sous la licence CC BY-NC-SA 4.0.

Travaux cités :

Mary F. Lyon. (22 novembre 2015). Consulté le 12 décembre 2015 sur Wikipédia : https://en.wikipedia.org/wiki/Mary_F._Lyon.
Kimball, J. W. (23 décembre 2015). "Sex chromosomes." Dans Kimball's biology pages. Consulté sur http://www.biology-pages.info/S/SexChromosomes.html.
Chen, Shuai. (4 mars 2010). "Since only one of a woman's X chromosomes works in a cell, why aren't more women colorblind? [answer]." Dans Stanford at the Tech: Understanding genetics. Consulté sur http://genetics.thetech.org/ask/ask349.
"Triple X syndrome." (2014). Dans Genetics home reference. Consulté sur http://ghr.nlm.nih.gov/condition/triple-x-syndrome.
"Klinefelter syndrome." (2013). Dans Genetics home reference. Consulté sur http://ghr.nlm.nih.gov/condition/klinefelter-syndrome.
"Turner syndrome." (2012). Dans Genetics home reference. Consulté sur http://ghr.nlm.nih.gov/condition/turner-syndrome.

Autres références :

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Chen, Shuai. (4 mars 2010). "Since only one of a woman's X chromosomes works in a cell, why aren't more women colorblind? [answer]." Dans Stanford at the Tech: Understanding genetics. Consulté sur http://genetics.thetech.org/ask/ask349.

Deeb, S. S. et Motulsky, A. G. (5 février 2015). "Red-green color vision defects." Dans GeneReviews. Consulté sur http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1301/.

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"Turner syndrome." (2012). Dans Genetics home reference. Consulté sur http://ghr.nlm.nih.gov/condition/turner-syndrome.

"XY sex-determination system." (19 novembre 2015). Consulté le 11 décembre 2015 sur Wikipédia : https://en.wikipedia.org/wiki/XY_sex-determination_system.

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Merve Yildirim
Posté il y a il y a 3 mois. Lien direct vers le message de Merve Yildirim «Bonjour, mais du coup que ... »
Bonjour, mais du coup quel est le role exacte du corpuscule de Barr?
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Réponse
- Elisabeth
  Posté il y a il y a 3 mois. Lien direct vers le message de Elisabeth «Bonjour, Il n'a pas de rô ... »
  Bonjour,
  Il n'a pas de rôle spécifique, il est le résultat de l'inactivation d'un des chromosomes X.
  Si on veut rentrer dans les détails, ce n'est pas le chromosome X en entier qui est désactivé, mais seulement une grande partie de celui-ci.
  En effet, chez le mâle, le chromosome Y contient quand même quelques informations. L'équivalent de celles-ci, sur le chromosome X inactivé, reste actif pour la reproduction des cellules.
  Le corpuscule de Barr est donc constitué d'une grande partie du chromosome X inactivé, et de sa partie restée active.
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