Des «chromosomes égoïstes» expliquent pourquoi la plupart des embryons humains meurent trop tôt, selon une étude

De nouvelles recherches menées par un scientifique du Milner Center for Evolution de l’Université de Bath suggèrent que les « chromosomes égoïstes » expliquent pourquoi la plupart des embryons humains meurent très tôt. L’étude, publiée dans PLoS, Biologieexpliquer pourquoi les embryons de poisson vont bien, mais malheureusement, les embryons humains ne survivent souvent pas a des implications pour le traitement de l’infertilité.

Environ la moitié des ovules fécondés meurent très tôt, avant que la mère ne sache qu’elle est enceinte. Tragiquement, beaucoup de celles qui survivent pour devenir une grossesse reconnue feront une fausse couche après seulement quelques semaines. De telles fausses couches sont remarquablement courantes et très pénibles.

Le professeur Laurence Hurst, directeur du Milner Center for Evolution, a étudié pourquoi, malgré des centaines de milliers d’années d’évolution, il est encore relativement difficile pour les humains d’avoir un bébé.

La cause immédiate de la plupart de ces décès prématurés est que les embryons ont le mauvais nombre de chromosomes. Les ovules fécondés doivent avoir 46 chromosomes, 23 de la mère dans les ovules, 23 du père dans le sperme.

De nombreux embryons ont le mauvais nombre de chromosomes, souvent 45 ou 47, et presque tous meurent dans l’utérus. Même dans des cas comme le syndrome de Down avec trois copies du chromosome 21, malheureusement environ 80% n’iront pas à terme. »

Laurence Hurst, professeure et directrice du Milner Center for Evolution, Université de Bath

Pourquoi, alors, le gain ou la perte d’un chromosome devrait-il être si courant alors qu’il est aussi si mortel ?

Il y a plusieurs indices que Hurst a rassemblés. Premièrement, lorsque l’embryon a le mauvais nombre de chromosomes, cela est généralement dû à des erreurs qui se produisent lorsque la mère produit des ovules, et non lorsque le père produit du sperme. En fait, plus de 70 % des ovules ont le mauvais nombre de chromosomes.

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Deuxièmement, les erreurs se produisent dans la première des deux étapes de la fabrication des œufs. Cette première étape, on l’avait noté précédemment, est vulnérable aux mutations qui interfèrent avec le processus, de sorte que la mutation peut se faufiler « égoïstement » dans plus de 50% des ovules, forçant la destruction du chromosome associé, un processus connu sous le nom de centromérique d’impulsion. Ceci est bien étudié chez la souris, longtemps suspecté chez l’homme, et précédemment suggéré comme étant lié d’une manière ou d’une autre au problème de la perte ou du gain de chromosomes.

Ce que Hurst a noté, c’est que, chez les mammifères, une mutation égoïste qui essaie de le faire mais échoue, résultant en un ovule avec un trop grand nombre ou un trop peu de chromosomes, peut encore être évolutivement meilleure. Chez les mammifères, parce que la mère nourrit continuellement le fœtus en développement dans l’utérus, il est bénéfique sur le plan de l’évolution que les embryons qui se développent à partir d’œufs défectueux soient perdus plus tôt plutôt que portés à terme. Cela signifie que la progéniture survivante fait mieux que la moyenne.

Hurst a expliqué : « Cette première étape de fabrication d’œufs est étrange. Un chromosome d’une paire ira dans l’œuf et l’autre sera détruit. Mais si un chromosome ‘sait’ qu’il va être détruit, il n’a rien à perdre, donc Preuve moléculaire Une étude récente remarquable a révélé que lorsque certains chromosomes sentent qu’ils sont sur le point d’être détruits au cours de cette première étape, ils changent ce qu’ils font pour éviter d’être détruits, ce qui peut entraîner un gain ou une perte de chromosomes et la mort de l’embryon.

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« Ce qui est remarquable, c’est que si la mort de l’embryon profite à l’autre progéniture de cette mère, puisque le chromosome égoïste sera souvent chez les frères et sœurs qui reçoivent la nourriture supplémentaire, la mutation est mieux lotie car elle tue les embryons. » .

« Les poissons et les amphibiens n’ont pas ce problème », a déclaré Hurst. « Dans plus de 2 000 embryons de poisson, aucun ne présentait d’erreurs chromosomiques de la mère. » Les taux chez les oiseaux sont également très faibles, environ 1/25 du taux chez les mammifères. Ceci, note Hurst, est comme prévu, car il y a une certaine compétition entre les poussins après leur éclosion, mais pas avant.

En revanche, la perte ou le gain de chromosomes est un problème pour tous les mammifères qui ont été examinés. Hurst a commenté: « C’est un inconvénient de nourrir notre progéniture dans l’utérus. S’il meurt tôt, les survivants en bénéficient. Cela nous rend vulnérables à ce type de mutation. »

Hurst soupçonne que les humains peuvent être particulièrement vulnérables. Chez la souris, la mort d’un embryon donne des ressources aux survivants du même petit. Cela donne une augmentation de 10% des chances de survie des autres. Les humains, cependant, n’ont généralement qu’un seul bébé à la fois, et la mort d’un embryon précoce permet à la mère de se reproduire rapidement à nouveau; elle ne savait probablement même pas que son ovule avait été fécondé.

Les données préliminaires montrent que les mammifères tels que les vaches, portant un embryon à la fois, semblent avoir des taux particulièrement élevés de mortalité embryonnaire en raison d’erreurs chromosomiques, tandis que ceux qui ont de nombreux embryons dans un veau, comme les souris et les porcs, semblent avoir des taux un peu plus élevés. taux bas.

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Les recherches de Hurst suggèrent également que de faibles niveaux d’une protéine appelée Bub1 pourraient entraîner la perte ou le gain d’un chromosome chez l’homme et la souris.

Hurst a déclaré: « Les niveaux de Bub1 diminuent à mesure que les mères vieillissent et que le taux de problèmes chromosomiques embryonnaires augmente. L’identification de ces protéines suppressives et l’augmentation de leur niveau chez les mères plus âgées pourraient restaurer la fertilité. »

« J’espère également que ces idées seront une étape pour aider les femmes qui éprouvent des difficultés à tomber enceintes ou qui subissent des fausses couches à répétition. »

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Référence du magazine :

Hurst, L. D (2022) Les centromères égoïstes et le gaspillage de la reproduction humaine. PLOS Biologie. doi.org/10.1371/journal.pbio.3001671

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