Mécanisme de détermination du sexe sous contrôle génétique

Mécanisme de détermination du sexe sous contrôle génétique!

La détermination du sexe chez la plupart des plantes et des animaux concerne l’étude des facteurs responsables de la fabrication d’un individu, homme, femme ou hermaphrodite. Dans le passé, les mécanismes de détermination du sexe étaient expliqués uniquement sur la base des chromosomes sexuels, dont la constitution différait généralement entre hommes et femmes.

Ces dernières années, cependant, une distinction a été établie entre la détermination du sexe et la différenciation sexuelle, et ensuite entre les rôles joués par la constitution des chromosomes et des gènes spécifiques (situés à la fois sur les chromosomes sexuels et les autosomes) dans la réalisation du dimorphisme sexuel.

Il a été démontré que la détermination du sexe était un simple signal initiant des modèles de développement masculins ou féminins et que la différenciation sexuelle impliquait la trajectoire réelle des événements conduisant au développement d'organes non seulement masculins et féminins, mais également de caractères sexuels secondaires.

A. Mécanismes de détermination du sexe contrôlés génétiquement:

Les mécanismes de détermination du sexe sous contrôle génétique sont essentiellement similaires chez les plantes et les animaux; les différents mécanismes peuvent être classés dans les catégories suivantes:

1. Mécanisme chromosomique du sexe ou hétérogamie

2. Mécanisme d'équilibre de génie

3. Mécanismes de l'haploïdie masculine ou de l'hoplodiploïdie

4. Effets sur un seul gène.

Mécanisme chromosomique sexuel (Heterogamesis):

Dans une grande majorité d'animaux, les individus mâles et femelles diffèrent habituellement l'un de l'autre en ce qui concerne le nombre ou la morphologie des homologues d'un couple de chromosomes, ce couple est appelé chromosome sexuel ou allosome.

D'autre part, les chromosomes dont le nombre et la morphologie ne diffèrent pas entre les mâles et les femelles d'une espèce s'appellent autosoms. Les chromosomes sexuels sont responsables de la détermination du sexe alors que les autosomes n'ont aucun rapport avec le sexe et contiennent les gènes qui déterminent les caractères somatiques des individus.

Il existe deux types de chromosomes sexuels: X et Y. Le chromosome X est présent chez les hommes et les femmes, bien qu'un sexe n'en ait qu'un alors que l'autre en possède deux. En revanche, le chromosome Y ne se rencontre habituellement que chez l'un des deux sexes d'une espèce, par exemple les souris mâles, les Drospohila, les humains, etc., et les oiseaux femelles, les reptiles, etc.

Les chromosomes X contiennent une grande quantité d'euchromatine et une petite quantité d'hétérochromatine. L'euchromatine contient une grande quantité de matériel ADN, d'où une grande quantité d'informations génétiques. Le chromosome Y contient de petites quantités d'euchromatine et une grande quantité d'hétérochromaïtine, ce qui donne peu d'informations génétiques.

Types de sexe Mécanisme chromosomique de détermination du sexe:

Dans les organismes diploïdes dioïques, deux systèmes de détermination sexuelle du sexe ont été reconnus;

(a) hommes hétérogamétiques

b) Femmes hétérogamétiques

Hommes hétérogamétiques:

Dans ce type de détermination du sexe chromosomique du sexe, le sexe féminin a deux chromosomes X, tandis que le sexe masculin ne possède qu'un chromosome X. Parce que le mâle n’a pas de chromosome X, il produit deux types de gamètes lors de la gamétogenèse: 50% des gamètes portent les chromosomes X, le reste n’ayant pas les chromosomes X.

Le sexe, qui produit deux types de gamètes différents en termes de chromosomes sexuels, est appelé sexe hétérogamétique. Le sexe féminin s'appelle donc sexe homogamétique. Les mâles hétérogamétiques peuvent être des deux types suivants.

(i) types XX-XO:

Chez les insectes, en particulier ceux des ordres Hemiptera (véritables punaises) et Orthoptera (sauterelles et cafards) et certaines plantes (par exemple, Vallisneria spiralis, Dioscorea sinuata, etc.), la femelle possède deux chromosomes X (d'où le nom XX) et homogamétique, alors que le mâle n’a qu’un chromosome X (appelé donc XO).

La présence d'un chromosome X non apparié détermine le sexe masculin. Le mâle dépourvu d'un chromosome X produit deux types de spermatozoïdes: la moitié des spermatozoïdes ont un chromosome X; tandis que l'autre moitié n'en ont pas. L'union d'un spermatozoïde ayant un chromosome X avec un ovule produit un zygote ayant deux chromosomes X (XX); ces zygotes se développent en femmes. Mais lorsqu'un spermatozoïde sans chromosome X féconde un ovule, on obtient un zygote XO qui se développe en mâle. Ainsi, une moitié de la descendance issue de chaque accouplement est une femelle, tandis que les autres moitiés sont des mâles.

ii) type XX-XY:

Chez l'homme, la souris, la plupart des autres mammifères, Hemiptera, Coleoptera, Diptères (Drosophila, mouche domestique, etc.), certains poissons, certaines amphibies et certaines plantes angiospermiques telles que Coccinia indica, Melandrium album, la femelle possède deux chromosomes X homomorphes dans leurs cellules corporelles ((désignées par le sigle XX) et homogamétiques, produisent un type d’oeufs, chacun avec un chromosome X.

Les mâles de ces organismes possèdent un chromosome X et un chromosome Y (XY). Les mâles ayant deux chromosomes sexuels hétéromorphes produisent deux types de spermatozoïdes: une moitié avec le chromosome X et l'autre moitié avec le chromosome Y.

La fécondation d'un ovule par un spermatozoïde à chromosome X donne un zygote XX, qui se développe ensuite en femelle. Mais les zygotes produits par l'union d'un ovule avec un spermatozoïde ayant un chromosome Y produisent un zygote XY qui produit des mâles.

Femmes hétérogamétiques:

Dans ce type de détermination du sexe chromosomique du sexe, le sexe masculin possède deux chromosomes X homomorphes, il est donc homogamétique et produit un seul type de gamètes, chacun portant un seul chromosome X.

Le sexe féminin est constitué d’un chromosome X unique ou d’un chromosome X et d’un chromosome Y. Le sexe féminin est donc hétérogamétique et produit deux types d’oeufs, la moitié avec un chromosome X et la moitié sans chromosome X (avec ou sans chromosome Y).

Les femelles hétérogamétiques peuvent être de types suivants:

(i) Système XO-XX (XO femelle, XX mâle):

Ce système de détermination du sexe est connu chez quelques espèces d’insectes, par exemple Fumea. Dans ces espèces, les femelles sont l'hétérogamétique (produisant deux types d'œufs, une moitié avec un chromosome X et l'autre sans chromosome X) et les mâles sont le sexe hétérogamétique (produisant un seul type de spermatozoïdes, chacun portant un chromosome X unique.

L'union d'un spermatozoïde avec un chromosome X contenant un ovule ou une ododuction XX zygote qui se développe en hommes. Mais la fécondation d'un ovule dépourvu de chromosome X avec un sperme donne naissance à un zygote XO qui se développe en femelle.

ii) Système XY-XX (XY femelle, XX mâle):

Ce système de détermination du sexe fonctionne chez les oiseaux, les reptiles, certains insectes, par exemple le ver à soie, etc. Ici, les femelles ont la constitution du chromosome XY; il s'agit donc du sexe hétérogamétique puisque la moitié des œufs ont X, tandis que les autres ont un chromosome Y.

Le mâle de ces espèces a deux chromosomes X (XX); en conséquence, le sexe masculin est homogamétique puisque tous les spermatozoïdes produits par les hommes ont un chromosome X. La fécondation d'un œuf contenant un X avec un spermatozoïde donne naissance à un zygote XX, qui se développe ensuite en mâle. Un zygote XY est produit lorsqu'un ovule contenant un Y est fécondé par un spermatozoïde, un tel zygote se développant en femelle.

II. Détermination du sexe par Genie Balance:

Chez la drosophile, la souris, l'homme, etc., la présence des chromosomes XX et XY est généralement associée à la féminité et à la masculinité, respectivement. Lorsqu'une déclaration générale est faite à propos de telles situations, il semble que les chromosomes spécifiques (X et Y) déterminent eux-mêmes le sexe des zygotes.

Cependant, des études sur l'action des gènes nous amènent à penser que certains gènes spécifiques situés dans ces chromosomes devraient être impliqués dans la détermination du sexe. Bridges (1921) est parvenu à la conclusion et a finalement proposé sa théorie bien connue de la détermination du sexe, basée sur l'équilibre génique, chez la drosophile.

En 1916, Bridges découvrit XXY femelles et XO mâles chez Drosophila tout en étudiant l'héritage du gène vermillion oculaire situé dans le chromosome X. Cela montre clairement que les constitutions des chromosomes XX et XY ne sont pas essentielles pour la féminité et la masculinité, et que le chromosome Y ne joue aucun rôle dans la détermination du sexe.

Un peu plus tard, Bridges a obtenu des femelles triploïdes; ces femelles, lorsqu'elles s'accouplent avec des mâles diploïdes normaux, produisent un certain nombre de situations aneuploïdes. En établissant une corrélation entre le sexe d'un individu et sa constitution chromosomique, Bridges a développé la théorie de la détermination du sexe par l'équilibre génie. Cette théorie explique parfaitement le mécanisme de détermination du sexe chez Drosophila, et est très probablement applicable aux oiseaux également.

La théorie de l'équilibre génique stipule que le sexe d'un individu est déterminé par un équilibre entre les gènes de masculinité et ceux de féminité présents dans l'individu. Chez Drosophila, les gènes de la masculinité sont présents dans les autosomes, tandis que ceux de la féminité sont situés dans le chromosome X.

Les gènes de féminité présents dans un seul chromosome X sont plus puissants que ceux de masculinité présents dans un ensemble d'autosomes, à savoir l'ensemble d'autosomes haploïdes. La force des gènes liés à la masculinité et à la féminité est tellement équilibrée que lorsque le nombre de chromosomes X et celui d'autosomes s'équilibrent chez un individu, ils se développent en femmes.

Un individu ne devient un homme que lorsque le nombre de ses chromosomes X est exactement la moitié de celui de ses ensembles autosomiques. Essentiellement, le sexe d'un individu est déterminé par le rapport entre le nombre de ses chromosomes X et celui de ses ensembles autosomiques. Ce rapport est appelé indice de sexe et s'exprime comme suit:

Indice de sexe = Nombre de chromosomes X (X) / Nombre de séries autosomiques (A) = X / A

Comme le montre le tableau 5.2, lorsque le rapport X / A est égal à 1, 0, l’individu sera féminin et s’il est égal à 0, 50; ce serait un homme. Lorsque cet équilibre est perturbé, le sexe des individus diffère de l'homme normal ou de la femme normale. Par exemple, lorsque le rapport X / A se situe entre 1, 0 et 0, 50, il serait intersexué; quand il est inférieur à 0, 50, il serait supermale et quand supérieur à 1, 0, ce serait super femelle.

Gynandromorphes:

Les concepts de détermination du sexe élaborés pour Drosophila sont vérifiés par la présence occasionnelle de gynandromorphes, qui sont des individus dans lesquels une partie du corps exprime des caractères masculins, tandis que d'autres parties expriment des caractères féminins.

Le phénotype masculin chez les gynandromorphes, à une extrémité, peut s’étendre à environ la moitié du corps. Chez certaines mouches; les parties mâle et femelle s'étendent longitudinalement, alors que dans d'autres elles sont transversales. Les gynandromorphes sont toujours des mosaïques pour le chromosome X; les parties avec le phénotype masculin sont toujours XO, alors que celles avec le phénotype féminin sont XX.

Il a été suggéré que les gynandromorphes proviennent de XX zygotes. Au cours du développement embryonnaire dans une ou plusieurs cellules, l'un des deux chromosomes ne passe à aucun pôle de l'anaphase et est donc perdu. En conséquence, une ou plusieurs cellules filles ayant un seul chromosome X sont produites; ces cellules se divisent et donnent naissance aux parties mâles des gynandromorphes.

Si la distribution irrégulière du chromosome X se produisait lors de la première division mitotique de zygote, le phénotype masculin s'étendrait à exactement la moitié du corps du gynandromorphe. L'étendue de la partie masculine dans un gynandromorphe dépend donc du stade de développement embryonnaire au cours duquel se produit la distribution irrégulière du chromosome X; plus tôt l'événement se produit, plus la portion mâle est grande.

Détermination du sexe dans les gènes liés à l'Y:

Chez les mammifères, axolotl (une amphibie) et certaines plantes, par exemple Melandrium, le chromosome Y est essentiel au développement de la masculinité. Chez l'homme, les individus XO, XX, XXX et XXXX développent le phénotype féminin. Mais en présence d'un seul chromosome Y, ces individus, à savoir XY, XXY, XXXY et XXXXY, développent le phénotype masculin.

Ainsi, un seul chromosome Y suffit à surmonter les effets de quatre chromosomes X et à produire un phénotype masculin. Mais les femmes et les hommes normaux ne sont produits que par les constitutions respectives des chromosomes XX et XY, respectivement.

La maladie XO produit le syndrome de Turner (femme stérile), alors que XXY entraîne le développement du syndrome de Klinefelter (homme stérile). La capacité de détermination de l'homme semble se situer dans le bras court du chromosome Y humain (Y ^s ); une suppression de Y ^s permet le développement d'un phénotype féminin normal, même chez les individus XY. Dans de rares cas, XX humains et XX souris présentent un phénotype masculin.

Chez la plupart des mammifères, l’expression d’un antigène, l’antigène HY, est étroitement liée au développement du testicule. Même les hommes XX montrent l’antigène HY, alors que les femmes XY n’en ont pas. Les gènes régissant la présence de l'antigène HY sont situés dans le bras court du chromosome Y. Dans le cas de la souris, le bras court du chromosome Y contient la région d'inversion du sexe (sxr), essentielle au développement de la masculinité.

III. Haploïdie masculine ou mécanisme d'haplodiploïdie:

L'haploïdie masculine ou l'haplodiploïdie ou la parthénogenèse arrhénotokée est particulièrement courante chez les insectes hyménoptères tels que les fourmis, les abeilles et les guêpes (par exemple, Braco? I hebetor). Chez ces insectes, depuis, les œufs fécondés se développent en femelles diploïdes et les non fertilisés en mâles haploïdes; ainsi, l'arrhénotokie est à la fois une forme de reproduction et un moyen de déterminer le sexe.

Au cours de la spermatogenèse, tous les n chromosomes des hommes passent régulièrement à un seul pôle à l'anaphase, de sorte que le pôle opposé ne reçoit aucun chromosome. Ainsi tous les spermatozoïdes sont régulièrement haploïdes. La méiose normale pendant l'oogenèse produit tous les œufs haploïdes.

La fertilisation des œufs produit des zygotes diploïdes qui se développent en larves diploïdes. Ordinairement, ces larves donnent naissance à des ouvrières, qui sont des femelles stériles. Mais les larves diploïdes nourries de gelée royale (contenant du miel, du pollen et certaines substances sécrétées par les ouvrières) se développent en femelles fertiles appelées reines. D'autre part, les œufs non fertilisés se développent de manière parthénogène pour produire des larves haploïdes et finalement des mâles haploïdes pleinement fertiles appelés drones.

IV Contrôle de gène unique du sexe:

Chez de nombreux animaux, des gènes uniques autosomiques ont priorité sur l'effet des chromosomes sexuels présents chez les individus. Ces gènes sont généralement récessifs, mais peuvent dans certains cas être dominants.

Un exemple classique d'un tel gène est le gène de transfert autosomal récessif (tra) de Drosophila. Lorsque ce gène est présent à l'état homozygote (tratra), XX se transforme en zygotes pour devenir des mâles stériles. Le gène tra n'a d'effet ni chez les hommes ni lorsqu'il est à l'état hétérozygote chez les femmes.

Quand une femme hétérozygote pour tra (XX tra tra) est accouplée à un mâle homozygote pour tra (XY tra tra), seuls 25% de la descendance sont des femelles, les 75% restants étant des mâles. Un tiers des hommes, cependant, sont des individus XX stériles homozygotes pour le tra; ils sont transformés en malness par le gène tra.

Un gène similaire de féminisation testiculaire récessif, possiblement autosomal, incite les humains XY à développer les seins et le vagin; ces personnes, cependant, ont des testicules dégénérés et sont stériles. Ce gène n'affecte pas les caractéristiques des femmes.