TP 1 du sexe génétique au sexe phénotypique différencié
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TP N°1 DU SEXE GÉNÉTIQUE AU SEXE PHÉNOTYPIQUE DIFFERENCIÉ Durée : 1 h 30 Vers la fin du deuxième mois de grossesse, les conduits génitaux se sexualisent, mais c’est à partir de la douzième semaine que l’on peut distinguer les organes génitaux externes d’un fœtus masculin d’un fœtus féminin. Problème : Comment s’effectue la différenciation des conduits génitaux mâle et femelle ? Objectifs : Réalisations d’expériences, interprétations et réalisation d’un schéma bilan. 1èrepartie:dusexegénétiqueausexegonadique Dès la fécondation, le sexe chromosomique de l’embryon est déterminé : XX pour une fille et XY pour un garçon. La mise en place du sexe gonadique, c'est‐à‐dire la différenciation des gonades se déroule lors du développement de l’embryon. Objectifs : Etudier les mécanismes qui conduisent à la différenciation des gonades en testicules ou ovaires. Document 1 : des phénotypes sexuels inversés Très rarement des individus présentent des phénotypes sexuels en contradiction avec leur caryotype. On veut en étudiant ces cas comprendre le rôle du caryotype (sexe génétique) dans la différenciation des gonades. Document 2 : Carte génétique du chromosome Y Partie homologue de X Bras court Yp 1 2 3 Gène SRY 4 Centromère 5 SRY = Sex‐determining Region of Y Mb = Méga‐bases Bras long Yq 6 1 à 7 = Intervalles (contiennent plusieurs gènes) 7 Le gène SRY appartient à la famille des gènes‐ architectes. Il s’exprime entre la 5° et la 7° semaine après la conception et entraîne la synthèse d’une protéine de 204 amino‐acides appelée TDF (Testis Determining Factor) qui est à l’origine de la différenciation de la gonade en testicule (sexe gonadique). Ce gène ne semble plus s’exprimer par la suite. Partie homologue de X Chromosome Y (28 Mb) Document 3 : Comparaison des séquences du gène STY et de la protéine codée par ce gène chez la femme XY et chez l’homme normal XY. Logiciel anagène Ouvrir Banque de séquences, Terminale S, Procréation, Cas normal, SRY.adn puis recommencer avec cas cliniques, cas 7, SRY_cas7.adn Comparer les séquences Convertir les séquences en séquence peptidique et comparer Document 4 : Chez des hommes XX, l’observation fine de leurs chromosomes a été réalisée par l’hybridation chromosomique. Une sonde fluorescente verte capable de l’associer à la région du chromosome portant le gène SRY est incubée en présence de l’ensemble des chromosomes. Une région spécifique du chromosome X est également repérée par une sonde verte. A l’aide des documents, expliquer l’origine des phénotypes sexuels inversés. 2èmepartie:dusexegonadiqueausexephénotypique différencié. Au début de la vie fœtale (jusqu’à la 7ème semaine de gestation) l’appareil génital est identique chez la fille ou le garçon. Deux types de voies génitales coexistent : les canaux de Wolff et les canaux de Müller (cf. document du cours) A l’aide d’une exploitation raisonnée des expériences réalisées, puis de leur mise en relation logique, expliquez les étapes qui conduisent à la mise en place des voies génitales mâle d’une part et femelle d’autre part. Ouvrir le dossier : « différenciation sexuelle » et cliquez sur « detsex4.exe » Ce logiciel permet de réaliser toute une série d’actions expérimentales : castrer, greffer, implanter sur un animal mâle ou femelle. Dans un premier temps choisissez un embryon mâle, vous verrez alors apparaître dans la 1ère case le schéma de son appareil génital. La 2ème colonne correspond à l’action que vous allez choisir : castrer, greffer, implanter. La 3ème colonne correspond à la manipulation en cours, c'est‐à‐dire à la schématisation de l’action (ou des actions) que vous avez décidez de réaliser. Le schéma apparaît après avoir cliqué sur Voir les résultats/ Valider la manipulation La 4ème colonne correspond au résultat de votre expérience quelques semaines plus tard. Vous pouvez réaliser les manipulations que vous souhaitez dans l’ordre que vous désirez, gardez en tête que vous devez montrer comment s’effectue la mise en place des voies génitales mâles et femelles. Complétez le tableau ci‐dessous au fur et à mesure de vos expériences. Animal choisi Expériences Résultats Interprétations Aide : Lors d’une greffe, l’organe greffé peut communiquer avec les autres organes exclusivement en utilisant le sang. La testostérone et l’AMH sont des hormones. Réalisez alors un schéma bilan expliquant les étapes de différenciation du sexe phénotypique mâle d’une part et femelle d’autre part, à partir de la formation des gonades indifférenciées mises en place chez l’embryon humain dès la 7ème semaine de développement. Correction Rôle du gène SRY La gonade indifférenciée ne reçoit pas le signal de la protéine TDF et ne se différencie pas en testicule : il se formera des ovaires. Hypothèse Femme XY (individu intersexué) : un gène SRY non fonctionnel (à la suite d’une mutation) ne codera pas la synthèse de la protéine TDF et la gonade deviendra un ovaire. Le même résultat sera obtenu avec une molécule anormale, donc non fonctionnelle. Homme XX (individu intersexué) : un de ses chromosomes doit porter le gène SRY. La figure du § 4 montre que le chromosome Y possède des régions homologues de X. Si un enjambement échange, lors de la méiose présidant à la fabrication des spermatozoïdes (donc chez le père), la partie homologue portée par le bras court de Y, le gène SRY peut se retrouver, aussi, sur le gonosome X du futur gamète fécondant l’ovule : Un tel enjambement, exceptionnel, explique les 2 cas observés. X Y X Y Y normal SRY SRY SRY SRY XY + testicule Enjambement Ø SRY X normal Y ‐ SRY XY + ovaire XX + ovaires X + SRY XX + testicule Témoins Sans gonades, les canaux de Müller se différencient en voies génitales femelle. La présence des testicules semblent nécessaires aux développements des voies génitales masculines. Le testicule communique avec les cellules des canaux de Wolff et Müller en utilisant le sang. Il s’agit d’une communication hormonale. Le testicule doit libérer des hormones nécessaires à la masculinisation des voies génitales La testostérone est une hormone testiculaire qui stimule la différenciation des canaux de Wolff en voies génitales d’homme. Cette hormone ne permet pas la régression des canaux de Müller. Hypothèse d’une seconde hormone testiculaire L’AMH est la seconde hormone testiculaire responsable de la régression des canaux de Müller. X X Y SRY 1 Ovule Spermatozoïde Ovule Spermatozoïde Fécondation 11 Y 17 19 SRY 11 X 17 19 AMH AMH ? Ø SOX9 WT1 WT1 ? SOX9 ? 2 2 ? 7° semaine Gonade indifférenciée 3 Testicule AMH Canaux de Müller Ovaire Testostérone Canaux de Wolff Canaux de Müller Tractus génital masculin Tractus génital féminin Gonade indifférenciée 3 Ø Canaux de Wolff Régression 1 Sexe génétique Hormones sexuelles 4 Puberté féminines Caractères sexuels secondaires Caractères sexuels secondaires masculins féminins 2 Sexe gonadique 3 Sexe phénotypique 4 Sexe fonctionnel Régression Hormones sexuelles masculines
