Un processus biologique fondamental régissant l’appariement des chromosomes au cours du développement des ovules et des spermatozoïdes est désormais compris avec une clarté sans précédent. Une nouvelle recherche de l’Université de Californie à Davis, publiée dans Nature, révèle comment les erreurs dans ce processus contribuent directement à l’infertilité, aux fausses couches et aux maladies génétiques comme le syndrome de Down.
Le rôle critique des croisements chromosomiques
Les humains héritent de 23 paires de chromosomes – un jeu de chaque parent. Lors de la formation des spermatozoïdes et des ovules, ces paires doivent échanger du matériel génétique dans un processus appelé crossover. Cela garantit la diversité génétique de la progéniture tout en reliant physiquement les paires de chromosomes. Sans croisements appropriés, les chromosomes peuvent se séparer de manière incorrecte lors de la division cellulaire, conduisant à des ovules ou à des spermatozoïdes comportant un nombre incorrect de chromosomes. C’est la cause sous-jacente de nombreux échecs de reproduction.
Comment fonctionne le processus : Doubles jonctions de vacances
Le processus de croisement implique une structure appelée double jonction Holliday où les brins d’ADN de chromosomes appariés s’entrelacent. Les enzymes coupent et rejoignent ensuite ces brins, formant une connexion stable. Les chercheurs dirigés par le professeur Neil Hunter ont utilisé le génie génétique sur la levure (un organisme modèle dont les processus sont remarquablement similaires à ceux des humains) pour observer ces événements moléculaires en temps réel.
Le problème des connexions rompues
Si ces jonctions ne se forment pas correctement, les chromosomes peuvent se déconnecter, comme si des personnes perdaient prise dans une foule. Cela conduit à des ovules ou à des spermatozoïdes avec trop ou pas assez de chromosomes. Le syndrome de Down, où une personne possède une copie supplémentaire du chromosome 21, est le résultat direct de cette erreur. Les fausses couches et l’infertilité sont également des conséquences courantes.
Pourquoi les femmes sont plus vulnérables
Les ovocytes sont confrontés à un défi unique : ils forment des croisements au début de leur développement mais restent dormants pendant des décennies dans les ovaires d’une femme. Le maintien de ces connexions sur des périodes aussi longues est essentiel, car des croisements endommagés peuvent entraîner des erreurs lorsque l’ovule est finalement activé. En revanche, les spermatozoïdes se divisent et distribuent les chromosomes beaucoup plus rapidement, réduisant ainsi le risque d’échecs de connexion à long terme.
Protéines clés identifiées
L’équipe de Hunter a identifié des protéines telles que la cohésine qui protègent les doubles jonctions Holliday d’une dégradation prématurée. Un autre complexe, le complexe STR (ou complexe de Bloom chez l’homme), est contrôlé par ces protéines protectrices, garantissant ainsi la formation correcte des croisements. En désactivant systématiquement les protéines dans les cellules de levure, les chercheurs ont cartographié le réseau de protéines requis pour une formation réussie du croisement.
De la levure à l’homme : conservation évolutive
La beauté de cette recherche réside dans sa grande pertinence. Les mécanismes fondamentaux du croisement des chromosomes ont peu changé au cours de l’évolution. Les mêmes protéines qui fonctionnent dans la levure fonctionnent également chez les humains, ce qui signifie que les connaissances acquises auprès des organismes modèles s’appliquent directement à la santé reproductive humaine. Cette compréhension pourrait conduire à de meilleurs diagnostics et traitements de l’infertilité et des troubles génétiques.
L’étude souligne à quel point le processus de reproduction est fragile au niveau moléculaire. Protéger ces connexions ne consiste pas seulement à prévenir les erreurs, il s’agit également de préserver la viabilité des générations futures.
