Les chercheurs de Cornell ont découvert les déclencheurs génétiques qui font que les embryons bovins mâles et femelles se développent différemment, dès sept à huit jours après la fertilisation. La percée de la science fondamentale a des implications pour la santé humaine – comme le développement de médicaments et la fertilisation in vitro – et pour la santé bovine et la durabilité de l'industrie laitière.
Les scientifiques savent depuis les années 1990 que les embryons masculins de plusieurs espèces de mammifères, y compris les humains, se développent plus rapidement que les embryons femelles, mais jusqu'à présent, les raisons sous-jacentes n'étaient pas claires.
Dans un nouvel article, publié le 27 août Cellule et bioscienceLes scientifiques de Cornell ont cultivé des embryons bovins dans les boîtes de Pétri, puis ont analysé leur séquençage génétique sexuel et ARN, ce qui montre comment les gènes sont exprimés. Ils ont découvert des différences significatives de sexe dans la régulation des gènes: les embryons masculins ont priorisé les gènes associés au métabolisme énergétique, ce qui les a fait croître plus rapidement que leurs homologues féminines. Les embryons féminins ont mis l'accent sur les gènes associés à la différenciation sexuelle, au développement des gonades et aux voies inflammatoires qui sont importantes pour le développement futur.
Comprendre ces différences de sexe fondamentales aux niveaux génomique et moléculaire est d'une importance cruciale pour améliorer le succès de la fertilisation in vitro (FIV) chez l'homme et les vaches, et dans le développement de traitements qui fonctionneront pour les hommes et les femmes, a déclaré Jingyue « Ellie », Duan, professeur adjoint de génomique fonctionnelle dans le Collège de l'agriculture et des sciences de vie et co-authentique. Les co-prirs sont Meihong Shi, un associé postdoctoral, et Guangsheng Li, un doctorat. candidat, tous deux dans le laboratoire de Duan.
« La différence sexuelle a été un facteur ignoré dans de nombreuses études et essais cliniques. Jusqu'à ce que très récemment, la plupart des études de souris ont utilisé des souris mâles exclusivement. Et la plupart des découvertes de médicaments se font avec des souris mâles », a déclaré Duan. « Et pourtant, nous voyons que l'apparition et la survenue de nombreuses maladies sont différentes chez les hommes et les femmes: Alzheimer, maladies auto-immunes, maladies cardiaques. Dans cette étude de base, nous avons constaté que les embryons masculins et féminins sont différents, même à ce stade très précoce, sur la base de la régulation du génome. »
À ce stade précoce, des hormones associées au sexe comme l'œstrogène et la testostérone – qui contribuent aux différences de taille moyenne entre les adultes masculins et les femmes – ne sont pas encore entrés en jeu. Les progrès de la technologie de séquençage du génome ont permis aux chercheurs de revoir la question à un niveau à l'échelle du génome, a déclaré Duan.
« Cela pourrait impliquer qu'il y a un facteur intrinsèque dans notre génome contribuant aux différences basées sur le sexe que nous voyons, telles que les chromosomes sexuels (xx contre XY) ou les gènes liés au sexe, pas seulement par le changement hormonal ou les facteurs environnementaux », a déclaré Duan. « Nous sommes nés avec cette régulation génétique spécifique au sexe qui contribue très différemment au comportement cellulaire, au début de la maladie et au développement du système immunitaire, et se poursuit à travers la vie jusqu'à la santé et le vieillissement. C'est un message très important pour les personnes dans le domaine clinique et les personnes qui développent des médicaments à comprendre. »
Les bovines sont un modèle animal efficace pour les études sur la santé humaine, mais la recherche bovine est également importante pour son rôle dans le soutien des approvisionnements alimentaires et de l'agriculture durable. La compréhension et l'optimisation de la reproduction bovine est particulièrement importante pour l'industrie laitière, qui repose sur la reproduction des bovins grâce à la FIV pour maintenir l'approvisionnement en lait.
Le laboratoire de Duan a collaboré à cette recherche avec le laboratoire de Soon Hon Cheong, Ph.D. '12, professeur agrégé de sciences cliniques au Collège de médecine vétérinaire. Le projet n'aurait pas été possible sans collaboration entre le laboratoire génomique de Duan et le groupe de Cheong, qui étudie la médecine reproductive et les techniques de reproduction aidées, a déclaré Duan.
Les recherches futures, déjà en cours dans les deux laboratoires, élargiront ce travail en étudiant les différences sexuelles dans les embryons de la fertilisation jusqu'au huit après la fertilisation.
La recherche a été soutenue par la National Science Foundation et le Cornell Center for Vertebrate Genomics.
