Résumé :
Certaines modifications génétiques dans le sperme humain pourraient survenir plus tôt que ce que la science avait longtemps pensé, suggère une nouvelle étude. Certains des processus de recombinaison de l'ADN qui déterminent la diversité génétique de la progéniture ne se produisent pas tous au cours de la phase de méiose nécessaire à la production de spermatozoïdes, mais peuvent avoir commencé plus tôt au cours du développement cellulaire.
Cette recherche publiée dans la revue Nature a été réalisée conjointement par le Sanger Institute au Royaume-Uni, l'Université de Cambridge et un certain nombre d'institutions collaboratrices. L'étude s'est concentrée sur un phénomène génétique connu sous le nom de « conversion génétique non échangeable ». Dans ce processus, un chromosome copie une petite séquence d’ADN de son homologue, modifiant ainsi la version de la génétique portée à un certain endroit.
Chaque enfant hérite d'un ensemble de chromosomes de ses parents, mais cette information génétique n'est pas simplement copiée et transmise directement à la génération suivante. Lors de la formation des spermatozoïdes et des ovules, le matériel génétique subit une recombinaison complexe, donnant à la progéniture une combinaison unique de gènes.
La communauté scientifique estime généralement que ces recombinaisons se produisent principalement lors de la méiose. L'opinion traditionnelle est que les deux principaux mécanismes de recombinaison génétique, y compris le « cross-over », qui implique un échange bidirectionnel à grande échelle de segments de chromosomes, et la « conversion génique sans échange », qui copie de courts segments d'ADN, font partie du processus de méiose.
De nouvelles recherches remettent cependant en question cette vision de longue date.
Les chercheurs ont souligné qu'avant d'entrer dans la méiose, les cellules précurseurs qui formeront les spermatozoïdes ont en fait subi plusieurs cycles de division cellulaire ordinaire, c'est-à-dire la mitose. Ces cellules se renouvellent constamment tout au long de la vie d'un homme pour maintenir une production continue de spermatozoïdes.
Pour déterminer si certains événements de conversion génétique pourraient se produire à ce stade précoce, l'équipe a analysé 15 échantillons de sperme provenant de 13 donneurs masculins, âgés de 24 à 74 ans.
Grâce à la technologie de séquençage d'ADN à lecture longue de haute précision, les chercheurs peuvent observer directement des informations sur de longs fragments dans des molécules d'ADN uniques, découvrant ainsi de nombreux petits événements de recombinaison difficiles à détecter avec les méthodes de séquençage traditionnelles.
Les résultats de l'analyse ont montré que l'équipe de recherche a identifié un total de 7 143 événements de croisement et 2 382 événements de conversion génique sans échange dans l'ADN du sperme.
Les chercheurs ont ensuite comparé ces résultats avec des échantillons d'ADN sanguin et des données d'études publiées précédemment. Les résultats ont montré qu'une proportion considérable de conversions de gènes sans échange n'avaient pas de caractéristiques typiques de la méiose, mais ressemblaient davantage au résultat d'une réparation de l'ADN formée avant d'entrer dans la méiose.
Une analyse plus approfondie a montré que ces événements étaient faiblement associés aux points chauds de cassures de l'ADN qui se produisent généralement pendant la méiose et qu'ils manquaient de nombreuses signatures génétiques attendues par les chercheurs. Au lieu de cela, ils apparaissent plus souvent dans des régions fragiles du génome qui sont sujettes aux dommages et aux cassures de l’ADN.
L'équipe de recherche a également découvert que des modèles similaires existaient non seulement dans les échantillons de sperme, mais que des signaux associés pouvaient également être observés dans l'ADN sanguin. Les cellules sanguines ne subissent pas de méiose, ce résultat conforte donc l'idée selon laquelle une certaine conversion génétique pourrait résulter des activités de réparation de l'ADN au cours de la division cellulaire ordinaire.
Les chercheurs pensent que cela signifie que la recombinaison génétique dans les cellules germinales mâles peut en réalité se produire en deux étapes. La première phase se produit lors de la division quotidienne des cellules précurseurs des spermatozoïdes, et la deuxième phase se produit lors de la méiose au sens traditionnel du terme.
De plus, des études ont révélé des différences significatives entre les individus. Même les vrais jumeaux ayant des antécédents génétiques très identiques n’ont pas exactement le même schéma de conversion partielle des gènes dans leur sperme. Cela suggère que ces changements génétiques ne sont pas entièrement déterminés par des facteurs génétiques mais sont influencés par des événements biologiques indépendants survenus au cours de la vie d'un individu.
Les scientifiques ont déclaré que cette découverte change non seulement la compréhension du mécanisme de formation des spermatozoïdes, mais offre également une nouvelle perspective pour l'étude des maladies génétiques, de la fertilité masculine et de l'évolution à long terme du génome.
L'équipe de recherche estime qu'une analyse plus approfondie de ces processus précoces de réparation et de recombinaison de l'ADN pourrait aider à expliquer l'origine de certaines variations génétiques et pourquoi certains risques de maladie subissent des changements complexes dans l'héritage familial.
Avec les progrès continus de la technologie de séquençage, les scientifiques découvrent progressivement que le processus de formation de la diversité génétique humaine est bien plus complexe qu'on ne le pensait auparavant. Cette étude montre que certains changements importants qui déterminent les différences génétiques de la progéniture peuvent s'être produits discrètement plusieurs années avant que le sperme n'entre dans la phase finale de maturation.
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