Contexte

Des résultats majeurs dans ce domaine ont été obtenus pour les cas d'inversion sexuelle de sujet XY, mais aucun gène autosomal n'a encore été mis en évidence dans les cas d'inversion sexuelle chez des individus XX. C'est pourquoi l'études des animaux domestiques présentant des inversions sexuelles spontanées chez des individus XX est intéressante et contribue à la connaissance des modalités du déterminisme sexuel.

Historique du gène p

En ce qui concerne le caractère "sans corne" la mutation est dominante (un programme anglais d'éradication des reproducteurs cornus commencé en 1932 ne permit pas d'éliminer ce caractère et il restait encore 40% de chevreaux cornus en 1941).

En ce qui concerne l'intersexualité, elle est, depuis les années 30, considérée comme monofactorielle récessive (mais à l'époque, l'étude du déterminisme génétique du sexe des animaux concernés n'était pas envisageable).

C'est au début des années 40 que l'idée selon laquelle "absence de cornes et intersexualité" ont un déterminisme factoriel associé se fait jour. Une enquête révèle en effet que tous les intersexués sont dépourvus de cornes. Une explication est proposée: le gène dominant pour l'absence de cornes serait étroitement lié au gène récessif d'intersexualité, et son auteur précise (en se basant sur le fait qu''il existe un déficit considérable de femelles dans les troupeaux sans cornes) que les intersexués doivent être des femelles XX.
Puis, en 1944, l'hypothèse s'affine: puisque malgré les générations successives qui naissent on ne peut pas séparer les souches présentant seulement de l'intersexualité de souches sans cornes, les deux caractères doivent être gouvernés par un seul et même gène, pléiotropique.

Le gène p ("polled") présente donc deux allèles: p récessif est l'allèle sauvage qui gouverne la présence de cornes et P dominant est l'allèle muté qui gouverne l'absence de cornes. Les individus issus d'un croisement entre deux parents hétérozygotes (p/P) sont repartis comme suit:
1/4 (p/p) : mâles et femelles cornus (et normalement sexués)
1/2 (p/P) : mâles et femelles sans cornes (et normalement sexués)
1/4 (P/P) : mâles sans cornes (et non intersexués), femelles sans cornes (et intersexuées)

La mutation du gène p, aujourd'hui identifiée et nommée PIS(-) (Polled Intersex Syndrome) à la place de P, a donc, selon son état, deux types de conséquences:

-à l'état hétérozygote PIS (-/+) (équivalent p/P) et homozygote PIS (-/-) (équivalent P/P), elle entraîne l'absence des cornes dans les deux sexes; c'est une mutation dominante

-à l'état homozygote, PIS(-/-) (équivalent P/P), elle entraîne, en plus de l'absence des cornes, chez des animaux de sexe chromosomique femelle XX uniquement, l'apparition d'un phénotype mâle et des ambiguités des organes génitaux externes (dans le cas d'une entière masculinisation, ces animaux sont considérés comme mâles ce qui explique le décalage de sex-ratio observé en faveur des mâles); c'est une mutation récessive qui est donc responsable d'une inversion sexuelle 'femelle vers mâle'.

Un autre effet de cette mutation est à noter chez certains mâles. Parmi les mâles stériles on trouve deux types d'individus: des animaux qui présentent des granuloma au niveau de l'épididyme avec blocage du transit des spermatozoides (mais qui peuvent être fertiles si l'atteinte est unilatérale) et qui ont une stature de mâle, et d'autres, qui présentent une hypoplasie des testicules (sont toujours stériles) et présentent une stature de femelle. Les premiers sont des mâles chez lesquelles la mutation homozygote PIS s'exprime par cette anomalie épididymaire alors que les seconds sont des femelles inversées.

D'autre part, cette mutation entraîne, chez certains animaux, un accroissement de la fertilité.
 
 

Bouc de race saanen, témoin non muté	Bouc de race chamoisé, hétérozygote pour la mutation PIS
Chèvre de race chamoisé, témoin non mutée	Chèvre de race chamoisé, hétérozygote pour la mutation PIS

I Les observations histologiques et histochimiques

A. Différenciation normale des gonades

B. Différenciation des gonades chez les femelles XX-inversées

Ensuite, entre 56 et 70 jpc, le nombre de cellules germinales diminue très vite dans les cordons séminifères et il n'en subsiste pratiquement plus à la naissance. A ce moment, le degré de masculinisation des organes génitaux externes est variable selon les individus:
-soit de type mâle, pour les individus possédant des testicules (environ 50% des cas)
-soit ambigu: clitoris proéminent et allongement de la distance ano-génitale, pour les individus ayant des gonades hermaphrodites.

Dans tous les cas, l'absence de cellules germinales rend ces individus stériles.

Si la masculinisation extrême observée chez les foetus de chèvres XX PIS(-/-) est plus forte que celle observée chez les femelles XX inversées dans d'autres espèces comme le chien ou le porc, cela peut provenir de la précocité de cette inversion, qui n'est ici décalée que de 4 jours par rapport au décours temporel normal de la différenciation de la gonade mâle XY.
 
 

Gonade de foetus de chèvre XX, témoin non muté. De grosses cellules germinales, en méiose, sont visibles.	Gonade de foetus de chèvre XY, témoin non muté. Les cordons spermatiques sont individualisés.
Gonade de foetus de chèvre XX, PIS (-/-), type ambigu. Les cordons spermatiques sont ébauchés.	Gonade de foetus de chèvre XX, PIS (-/-), type masculinisé. Les cordons spermatiques sont individualisés.

C. L'implication du gène PIS dans la différenciation de la gonade

II Les données génétiques

A. La mutation PIS

La région humaine, homologue du locus PIS, a été localisée sur le chromosome 3 (Ch3q23). Des mutations invalidant le facteur de transcription FOXL2 ont pour conséquences médicale le syndrome BPES, qui conduit à une malformation des paupières associée à une stérilité féminine par déficience ovarienne primaire.

Plusieurs expériences montrent que la mutation PIS exerce une régulation à distance de la transcription de PISRT1 et de FOXL2.
 
 

B. Les effets de la mutation PIS

Pour FOXL2, la transcription est également sexuellement dimorphique; là aussi, elle est plus élevée dans la gonade femelle normale que la gonade mâle normale. Chez les femelles sexuellement inversées, les gonades foetales présentent un taux d'expression de FOXL2 extrêmement bas dès 36 jpc.

La délétion PIS affecte donc l'expression des gènes PISRT1 et FOXL2 dans les gonades. Elle renferme donc une région régulatrice.

Chez l'homme, FOXL2 est un gène dont l'expression peut être modifiée par une translocation située 100 kb en amont , il existe donc également chez l'homme une région régulatrice de ce gène, qui reste encore à découvrir.

Chez la chèvre, l'étude des profils d'expression des gènes PISRT1 et FOXL2 a été mise en parallèle avec celle de SOX9. A 36 jpc, ches les XX-inversés, l'expression de PISRT1 est toujours élevée, comme chez les femelles, et celle de FOXL2 est déjà effondrée. A 40 jpc, celle de PISRT1 s'effondre à son tour. C'est au cours de l'effondrement de l'expression de PISRT1 que celle de SOX9 commence à s'élèver dans les gonades de femelles inversées, adoptant un niveau similaire à une gonade mâle. C'est sur cette constatation que repose l'hypothèse que FOXL2 est un gène "ovarien" , un ODF (Ovarian Determing Factor), et PISRT1 un gène de contrôle "mâle", de type antitestis, empêchant normalement la différenciation mâle chez une femelle XX (voir le C. Corrélation avec le modèle du gène Z).

Ces RT-PCR (Reverse Transcriptase-Polymerase Chain recation), réalisées sur des gonades prélevées à différents moments du développement, montrent que les gonades inversés sexuellement (numéros) expriment les gènes SOX9 et AMH caractéristiques des gonades mâles (M) et n'expriment pas le gène CYP19 (de l'aromatase) caractéristique des gonades femelles (F).  En ce qui concerne le gène de la deshydrogénase (3bêta-HSD) impliquée dans la synthèse des stéroides, les gonades inversées l'expriment plus tôt que les gonades femelles, adoptant ainsi un profil d'expression de type mâle.

Une sur-expression de gènes mâles comme SOX9 (gène très conservé au cours de l'évolution) a été observée du 36ème au 40ème jpc chez les XX-inversés au lieu de 32 à 35 chez les mâles normaux. Le gène SOX9 qui intervient très tot dans la différenciation mâle de la gonade, est capable d'induire l'expression de l'AMH dans les cellules de Sertoli. Après la sur-expression de SOX9 on observe chez les foetus XX-(PIS-/-) une surexpresion de l'AMH à partir de 40 jpc, entrainant une régression des canaux de Müller et une inhibition secondaire de l'expression de l'aromatase (postérieure cette fois à la baisse de l'expression observée précocément).

C. Corrélation avec le modèle du gène Z

Depuis 1993, Mc Elreavey et ses collaborateurs ont postulé l'existence d'un gène (nommé Z à l'époque) dont le rôle serait d'orienter la différenciation de la gonade dans le sens femelle en inactivant un gène de détermination du sexe mâle.
L'inactivation de ce gène Z, serait donc de mise chez tous les mâles normaux et apparaitrait de façon inoppinée chez certaines femelles par mutation de ce gène, entrainant alors, même en absence de SRY - et c'est là que se trouve l'intérêt de ce modèle - une différenciation de la gonade en testicule et une inversion sexuelle.

Les observations réalisées dans le cas des chèvres mottes sont cohérentes avec un modèle dans lequel PISRT1 inhibe SOX9, jouant le rôle d'un gène antitestis, comme proposé dans le modèle du gène Z

Le gène FOXL2 est impliqué dans le maintien des ovaires, peut-être par son action précoce sur la folliculogénèse, et pourrait constituer un ODF.

La proximité de ces deux gènes du même élément régulateur autorise une régulation concommitante de ces deux gènes, par la séquence régulatrice PIS, qui serait l'équivalent de Z.

Ainsi, selon cette hypothèse, cette région du chromosome 1 contient un élément régulateur, un antitestis et un gène de détermination ovarienne. Chez la femelle l'élément régulateur PIS (gène Z) inhibe le sexe mâle par l'activation d'un antitestis et stimulation d'un ODF. Chez le mâle cette région régulatrice PIS doit être inhibée et c'est le gène SRY qui, potentiellement, est le meilleur candidat à cette fonction.
 
 

Chez la femelle: la région régulatrice PIS entraîne - l'expression de PISRT1 qui, par son ARNm, inhibe SOX9 et la cascade de type mâle, - et l'expression de FOXL2 qui déclenche à son tour celle de CYP19 et la synthèse de l'aromatase( responsable de la production d'oestrogènes).	Chez le mâle: SRY inhibe la région régulatrice PIS (hypothétique gène Z, orientant la détermination vers le sexe femelle). Ainsi PISRT1 n'est pas lu et SOX9 n'est donc pas inhibé, il s'exprime et déclenche la cascade mâle tandis que l'absence d'expression de FOXL2 empêche la production d'aromatase.

IV De la chèvre à l'homme

Ce modèle caprin pourrait avoir un autre intérêt en génétique humaine. Le phénotype particulier (absence de cornes et intersexualité) décrit chez les chèvres a pour origine une anomalie localisée dans une rgion du génome caprin possédant un homologue dans le génome humain. Cette région du génome humain est impliquée dans une maladie rare, le Blepharophymosis-Ptosis-Epicanthus inversus Syndrome (BPES). Ce dernier associe, chez les femmes, une malformation des paupières et une stérilité ou une ménopause précoce (anomalie ovarienne: présence de très peu de follicules). Dans cette maladie humaine, c'est le fonctionnement du gène FOXL2 qui est perturbé. Le plus souvent il s'agit de mutations "classiques" du gène, mais dans certains cas, non encore élucidés, c'est une perturbation "à distance" du gène FOXL2 qui se produit, rappelant ainsi le mécanisme observé chez les chèvres (une séquence régulatrice, homologue de celle décrite chez la chèvre, reste encore à découvrir dans cette région du génome humain).