Introduction
Le free-martinisme est une condition particulière observée chez les bovins, résultant d'une gestation gémellaire où les fœtus sont de sexes différents (mâle et femelle). Cette situation conduit à la stérilité de la femelle, accompagnée de certaines caractéristiques masculines. Ce phénomène est lié à la communication vasculaire entre les placentas des deux fœtus pendant le développement embryonnaire. L'article explorera en détail l'organisation du placenta dans les cas de free-martinisme, les mécanismes hormonaux impliqués, ainsi que les implications épigénétiques potentielles.
Organisation du Placenta et Communication Vasculaire
Chez les bovins, lors d’une gestation gémellaire, il arrive fréquemment que les deux fœtus communiquent par voie sanguine au niveau du placenta. L'origine de la pathologie du free-martinisme remonte à la gestation gémellaire, à la suite de la formation, entre le placenta d'une génisse et celui d'un fœtus mâle, de communications vasculaires entre 28 et 30 jours de gestation. Cette connexion vasculaire permet un échange d'hormones et de cellules entre les deux fœtus.
Mécanismes Hormonaux et Masculinisation
La différenciation des futurs organes sexuels se fait plus tôt chez le mâle que chez la femelle. Le mélange des hormones mâles et femelles conduit, dans 90 % des cas, au développement d'une femelle présentant certaines caractéristiques d'un mâle, et donc stérile. L'hormone antimüllérienne (AMH), produite par les testicules du fœtus mâle, joue un rôle crucial dans ce processus. L'AMH entraîne la régression des futures voies génitales féminines lors du développement du fœtus mâle. Chez les femelles free-martin, l'exposition à l'AMH et à d'autres hormones mâles interfère avec le développement normal de l'appareil reproducteur féminin.
Conséquences Phénotypiques du Free-Martinisme
Les femelles free-martin se distinguent par leur forte musculature et leur poitrail qui rappelle celui des taureaux. L'observation de la région génitale de la génisse concernée fait apparaître quelques anomalies : longs poils au niveau de la vulve (ressemblance avec un prépuce de taureau) et gros clitoris ayant la forme d'un pénis. L'écartement des lèvres de la vulve montre l'absence totale d'ouverture. Un trouble de la miction (lorsque la génisse urine) est aussi observé. L'examen gynécologique par voie rectale révèle l'atrophie des deux cornes utérines et de tout petits ovaires. Les femelles (de génotype XX) sont stériles et présentent des voies génitales masculinisées.
Implications Épigénétiques
De par leur rôle majeur en santé humaine, les marques épigénétiques font l’objet d’une attention croissante dans la littérature scientifique mais aussi dans les médias. Qu’en est-il du monde animal, et en particulier des animaux d’élevage ? Pour les productions animales et en particulier chez les bovins, l'objectif est d'accroître la productivité tout en respectant la santé et le bien-être des animaux.
Lire aussi: Précarité et grossesse : l'organisation en France
L'épigénétique se définit aujourd'hui comme l'ensemble des marques apposées sur le génome qui induisent des changements de l'expression des gènes sans altération de la séquence d'ADN. Ces marques sont à la fois stables et héritables au cours des divisions cellulaires. L'épigénome d'une cellule est l'ensemble complet des marques épigénétiques, telles que la méthylation de l'ADN, les modifications post-traductionnelles des histones, le remodelage de la chromatine, les ARN non codants et autres molécules qui peuvent transmettre des informations à travers la mitose en régulant l'expression génique.
L'épigénome est très dynamique tout au long de la vie et est régi par une interaction complexe de facteurs génétiques et environnementaux. En effet, toutes les cellules d'un individu possèdent le même patrimoine génétique qu'elles utilisent de façon variable en exprimant plus ou moins fortement des gènes différents en fonction du stade physiologique et du type cellulaire. Cette information spécifique d'un état cellulaire donné est orchestrée par les marques épigénétiques, activatrices ou inhibitrices, qui ont la capacité de modifier l'expression génique et de définir des phénotypes spécifiques. De plus, les marques épigénétiques apposées sur le génome sont modifiables et/ou réversibles en fonction de l'environnement, et ces modifications peuvent aussi avoir des conséquences à long terme. Le développement d'un individu (embryon, fœtus et nouveau-né ; mais aussi la différenciation et la maturation des cellules germinales) et de façon plus générale la période qui entoure la conception, représente une fenêtre de temps particulièrement sensible aux différents facteurs environnementaux.
Méthylation de l'ADN
Au sein de la séquence d’ADN, les résidus de cytosine des dinucléotides CpG (pour « cytosine-phosphate-guanine ») peuvent être méthylés en 5-méthylcytosine (5meC). Chez les mammifères, seules 5 à 10 % des cytosines du génome sont méthylées. Associée à des éléments régulateurs ou à des promoteurs, la méthylation de l’ADN inhibe l’expression des gènes, tandis qu’au niveau intragénique elle aurait un rôle activateur en limitant les démarrages de transcription illégitimes. La méthylation de l’ADN intervient également dans l’inactivation du chromosome X, qui permet de compenser le double dosage allélique chez les femelles, ainsi que dans les processus d’empreinte parentale décrits pour une centaine de gènes chez l’Homme et la souris.
Les fonctions de la méthylation de l’ADN sont médiées par des protéines nucléaires portant un domaine de liaison à l’ADN méthylé et capables de recruter des répresseurs transcriptionnels ou des enzymes de modification des marques d’histones. Les DNMT (ADN méthyltransférases) sont les enzymes qui catalysent le transfert des groupes méthyle sur la position 5 des cytosines à partir du métabolite S-adénosylméthionine (produit à partir d’acide folique apporté par l’alimentation). Les enzymes DNMT3A et DNMT3B sont impliquées dans la méthylation de novo qui se met en place lors des processus de différenciation cellulaire, mais également en réponse à un stimulus dans les cellules différenciées. L’enzyme DNMT1, qui reconnaît les sites CpG hémiméthylés issus de la réplication de l’ADN, assure le maintien et la propagation des patrons de méthylation à travers la division cellulaire.
Modifications des Histones
Dans le noyau, l’ADN génomique est enroulé autour d’octamères de quatre types d’histones (H2A, H2B, H3 et H4) pour former le nucléosome. Les histones sont de petites protéines basiques, ce qui facilite leur liaison à l’ADN, contenant également des queues N-terminales ciblées par différents types de modifications : acétylation, méthylation, phosphorylation, ubiquitylation, sumoylation, ribosylation, désamination et isomérisation. Les modifications d'histones reposent sur l'utilisation de métabolites issus de l'alimentation (acétyl-coA et S-adénosylméthionine) et sont contrôlées par une importante machinerie épigénétique, comprenant des enzymes capables d'apposer, d'effacer et de lire ces marques.
Lire aussi: Prise en charge ergothérapique en pédiatrie
Les acétylations et désacétylations ont été décrites dès les années 1960. Fruits de l'activité des histones acétyltransférases (HAT), les acétylations ont pour effet de neutraliser la charge positive de l'histone, d'augmenter son encombrement stérique et de diminuer la force de son interaction avec l'ADN. Les lysines acétylées permettent également le recrutement de protéines à bromodomaine qui interviennent dans le remodelage de la chromatine. Les processus de désacétylation, qui ont une action opposée sur la transcription, font intervenir les histones désacétyltransférases (HDAC) et sont associés à la formation de l'hétérochromatine (chromatine compacte). Les méthylations, qui consistent en l'addition d'un ou plusieurs groupe(s) méthyle(s) sur les résidus lysines ou arginines des queues d'histones, sont catalysées par des histones méthyltransférases (KMT) tandis que les déméthylations résultent de l'activité des histones déméthylases (KDM).
ARN Non-Codants
La découverte des ARN non-codants a bouleversé le dogme selon lequel chaque gène codait une protéine possédant une fonction cellulaire. Des recherches récentes ont mis en évidence de nombreuses formes d'ARN non-codants soulignant leurs rôles dans la physiologie et leurs implications dans de nombreuses pathologies. Les ARN non-codants sont divisés en sous-classes selon leur taille, leur fonction ou leur localisation génomique. Les petits ARN non-codants comprennent les ARN dont la taille est inférieure à 200 nucléotides, parmi lesquels les microARN (miARN, 19-24 nucléotides).
En participant à la régulation de l’expression génique, les miARN ont des rôles clés dans l’ensemble des fonctions biologiques chez les mammifères. Les fonctions des miARN dans la prolifération, la différenciation ou la mort cellulaire sont conservées au cours de l’évolution et entrent en jeu dans toutes les voies biologiques citons par exemple la réponse immune, le rythme circadien ou encore le développement cérébral.
Diagnostic et Prévention
En pratique, le diagnostic de free-martinisme peut être établi dans les premières semaines de vie de l'animal, grâce à la mesure de la profondeur du vagin ou par prise de sang (détection génétique du chromosome Y). Vu la proportion élevée de femelles stériles lors des gestations gémellaires (mâle-femelle), une solution peut être d'exclure du troupeau de renouvellement toutes les génisses jumelles d'un veau mâle. Lors d'un suivi régulier de reproduction, il convient de contrôler l'activité ovarienne de toutes les génisses mises à la reproduction à partir de 14 mois. À l'occasion de cet examen, les cas de free-martinisme seront immédiatement détectés.
Implications Économiques
Dans le cas présent, la perte économique est très importante puisque la génisse a été élevée comme future reproductrice, alors que dans le meilleur des cas, elle ne pourra être vendue que comme génisse grasse en boucherie. Il convient donc de détecter précocement ces génisses pour éviter l'élevage de femelle stérile.
Lire aussi: Organisation de la PMI en Eure-et-Loir
tags: #organisation #du #placenta #chez #les #bovins