Le spermatozoïde gagnant avait sans doute l'antidote

Au départ d'une course, les chances de remporter la victoire sont rarement équitables. Certains participants sont mieux entraînés, d'autres ont mieux dormi ou sont mieux équipés. Chez les spermatozoïdes, la situation est similaire. Selon les caractéristiques dont ils héritent lors de la spermatogenèse - la formation des spermatozoïdes dans l'organisme -, ils peuvent être plus ou moins avantagés. Dans le cas de l'haplotype t, l'atout est de taille : certains spermatozoïdes bénéficient d'un antidote, et peuvent regarder avec pitié leurs congénères « empoisonnés », avant de détaler comme des lapins vers l'ovule.

Qu'est-ce que l'haplotype t ?

Ce cas survient chez la souris - mâle, donc. Plus précisément chez la souris à haplotype t/+. Sachant qu'un haplotype est un ensemble de gènes inséparables, c'est-à-dire que la descendance hérite soit de la totalité de ces gènes soit d'aucun d'entre eux. Il existe trois haplotypes possibles chez ce mammifèremammifère :

• le type sauvage avec deux allèlesallèles - un allèle est une version d'un gène - normaux (noté +/+) ;
• l'homozygotehomozygote t, dont les deux allèles sont mutés (t/t) ;
• l'hétérozygotehétérozygote t, qui a un allèle de chaque version (t/+) ;

Vous suivez ? La suite concerne les règles du jeu. En génétiquegénétique, certaines lois sont établies. Mais ces lois, dites de transmission des gènes, sont régulièrement transgressées par des éléments génétiques « égoïstes ». Ils favorisent leur propre transmission, même s'ils sont délétères pour la descendance qui en hérite. L'haplotype t est de ceux-là. Il est qualifié de « distorteur », parce qu'il provoque une distorsion des chances de succès chez les spermatozoïdes. Le fourbe.

L'haplotype t est un distorteur qui favorise l'élimination des spermatozoïdes ne le contenant pas. Son fonctionnement s'apparente à un système « poison-antidote ». Sur ce schéma, les spermatozoïdes à haplotype t sont les « D », tandis que ceux à haplotype + sont les « d ». © Lindholm et al. 2016

Chaque distorteur a sa stratégie propre. Celle de l'haplotype t entre dans la catégorie « poison-antidote ». Il produit une toxinetoxine qui contamine l'ensemble des spermatozoïdes. Or, ces cellules n'ont plus qu'un seul allèle pour chaque gène, pour ensuite fusionner avec l'ovule - doté d'allèles uniques également - et conduire à un organisme pourvu de deux versions de chaque gène. En principe, si l'une de ces versions est défaillante, l'autre assurera la fonction normale du gène.

Chez les souris t/t, l'intégralité des spermatozoïdes possèdent l'allèle t. Ces souris sont stériles. Échec et mat. Mais chez les souris t/+, la moitié des spermatozoïdes ont l'allèle + tandis que l'autre moitié détient l'allèle t. Ici, les spermatozoïdes munis de l'allèle t sont avantagés. Car cet allèle muté leur permet de produire l'antidote à la toxine reçue. 

Pourquoi les spermatozoïdes issus des souris t/t ne semblent-ils pas avoir l'antidote ? Ce n'est pas encore élucidé. Mais des chercheurs, dont l'étude est publiée dans PLOS Genetics, ont peut-être compris en quoi consiste cette toxine. En identifiant, pour la première fois, un gène impliqué dans la distorsion mais non situé dans l'haplotype t : le gène Rac1. Vous suivez toujours ?

Dans la course des spermatozoïdes vers l'ovule, les règles du jeu ne sont pas toujours équitables. © Siarhei, Adobe Stock

L'antidote

Chez les souris t/+, les spermatozoïdes équipés de l'haplotype t sont plus rapides que leurs congénères de type +. Un avantage significatif pour atteindre l'ovule avant les autres - le gagnant n'étant pas le premier, en dépit de l'imaginaire collectif. Cette différence de vitessevitesse serait liée aux moléculesmolécules RAC1, produites par le gène du même nom. « La compétitivité des spermatozoïdes individuels semble dépendre d'un niveau optimal de RAC1 actives », estime Alexandra Amaral, généticienne et coautrice de l'étude.

C'est en ce sens qu'intervient la toxine. Les spermatozoïdes avec un haplotype + ont un taux accru de RAC1. Trop accru. À cause de la toxine distribuée à tous les spermatozoïdes au tout début de la spermatogenèse. Quant aux spermatozoïdes à haplotype t, ils produisent un élément contrant cet effet : l'antidote. Une enzymeenzyme nommée « kinasekinase SMOKTCR ». Grâce à elle, leur niveau de RAC1 ne s'emballe pas.

Voici des images obtenues par microscopie du mouvement des spermatozoïdes de type + et d'haplotype t. © Amaral et al.

Les auteurs proposent que RAC1 « est essentielle pour diriger les spermatozoïdes vers les ovules ». Mais une juste dose paraît nécessaire. En trop grande quantité, elle devient nuisible. Les spermatozoïdes ne parviennent plus à se mouvoir. Pour une raison encore inconnue, les spermatozoïdes des souris t/t ne disposent pas de la kinase SMOKTCR, aboutissant à un taux de RAC1 bien trop élevé.

Devant ces résultats, les auteurs avancent une hypothèse. Il est démontré que les spermatozoïdes sont sensibles à la chimiotaxiechimiotaxie. C'est-à-dire qu'ils peuvent être guidés dans leurs mouvementsmouvements par des molécules chimiques, comme un chienchien reniflant une piste. Peut-être que RAC1 est impliqué dans un déplacement chimiotactique des spermatozoïdes vers la ligne d'arrivée : l'ovule.